粒度对粉煤灰旋转摩擦电选效果的影响研究

为探究粉煤灰颗粒粒径对旋转摩擦电选的影响,采用标准k-ε湍流模型结合颗粒轨道模型,在1～100μm选取11种粒径的球形碳、灰颗粒为研究对象,对相同条件下颗粒在摩擦起电器内的运动情况进行数值模拟。结果表明:颗粒在旋转起电器内的运动行为与颗粒的粒径及种类有关,颗粒粒径越小,颗粒跟随性越好,颗粒越难与摩擦轮碰撞摩擦,不利于颗粒摩擦带电,不利于分选;颗粒粒径大于30μm时,摩擦起电效果好,与实验结果基本一致。     

加筋粗粒土直剪力学行为与颗粒破碎特性

粗粒土是一种天然填筑材料,在工程中应用广泛。大量学者对加筋粗粒土的力学性质进行了研究,但对直剪过程中颗粒破碎特性尚无人研究。本文采用大型直剪仪,对粗粒土和加筋粗粒土进行了直剪试验研究,研究了其直剪力学行为与直剪过程中的颗粒破碎特性。试验结果表明:粒径和垂直压力越大,峰值强度越大;加筋后,黏聚力均大幅提高,而内摩擦角有一定程度的减小,黏聚力和内摩擦角均随着粒径的增大而增大;土工格栅除了受到与土的摩擦力外,还受到土体对横肋的阻挡力,阻挡力大幅提高了黏聚力;由不同方法计算得到的颗粒破碎率均随着垂直压力的增大而增大。垂直压力越大,颗粒间的接触越紧密,相互作用越剧烈,破碎率越大。同时在相同垂直压力下粒径越大,破碎越严重。加筋后颗粒破碎率显著降低,加筋可以有效防止颗粒破碎。     

深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流当地浓度的研究

针对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流提升大洋锰结核颗粒的当地浓度受多种因素影响的问题,基于欧拉-欧拉理论模型,选用SIMPLE算法和RNGk-ε湍流模型,以含有锰结核颗粒的海水为流动介质,对扬矿硬管内液固两相流进行数值模拟,分析了管道、物料和浆体的特性等因素对颗粒当地浓度的影响规律。结果表明：不同工况条件下,管道内径、锰结核颗粒粒径、颗粒密度、提升角速度、提升浓度的增大均有助于提高颗粒的当地浓度,进而有利于提高颗粒的输送效率;过大的提升速度将会抑制断面上颗粒当地浓度的提高,从而降低颗粒的输送效率和提升能力;但管壁粗糙度及浆体黏度对当地浓度影响很小。研究结果对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流的输送参数优化和工程应用具有一定的指导意义。     

粒煤螺旋输送特性实验研究

在自行设计的粒煤螺旋输送系统上对粒煤的螺旋输送特性进行了研究。结果表明：粒煤的粒径、外水分及螺旋倾角对其输送特性有显著影响。粒煤的平均粒径越大,外水分越小,其输送速率越大;螺旋倾角越大,输送过程中物料的滑移现象越严重,填充系数越大;粒煤的外水分越大,平均粒径越大,输送过程中的填充系数越大。     

密闭管内甲烷—煤粉复合爆炸实验研究

在竖直长管内进行弱点火条件下甲烷—煤粉复合爆炸实验,研究了甲烷煤粉配比浓度、煤粉粒径、点火延迟时间等初始状态参数对复合爆炸特性的影响。结果表明:火焰传播越快,压力上升越显著,最大压力上升速率出现在爆炸初期,当火焰传播至管末端后,压力达到最大值;低浓度甲烷添加煤粉后,爆炸压力显著增大;煤粉粒径越小,复合爆炸压力越大,压力上升速率越大;最大爆炸压力和最大压力上升速率随着煤粉浓度增大和点火延迟时间增加先上升后下降,存在峰值点。     

深海采矿中继站底部Y形管流动状态研究

针对深海采矿泵管输送试验系统中Y形管内流场复杂和矿石泄露风险等问题,采用CFD-DEM方法,对不同速度、不同体积浓度和不同粒径的矿石颗粒进行数值模拟计算,分析了Y形管内颗粒群的运动特性和流场分布规律。结果表明,Y形管内流场分布受弯管曲率和Y形管入口流量分配影响;颗粒群在弯管内贴壁流动,受到上升流作用后颗粒向上偏移;当上升流流速不足、颗粒体积浓度高及颗粒粒径较大时,会造成颗粒沿着底部管道流失,随着上升流速减小、颗粒体积浓度增大及颗粒粒径增大,颗粒通过底部管道流失不断增大;颗粒流的存在导致Y形管内低压漩涡区强度和尺度均减弱。     

碎软煤层空气定向钻进煤粉运移规律数值模拟研究北大核心

为研究粒径和风量对煤粉在钻杆与孔壁环空内沉积、运移和分布规律的的影响,以碎软煤层空气定向钻进成孔为背景,利用欧拉-欧拉模型,对压缩空气输送煤粉颗粒形成的气固两相流进行数值模拟。结果表明:风量越大,颗粒粒径越小,煤粉的沉积程度越小,对煤粉的输送能力越强,相应的孔底压强越大;在同一风量下,小粒径煤粉主要呈现螺旋线翻滚向孔口输送,大颗粒煤粉则主要位于中下部沿特定轨迹向孔口移动。     

粉尘浓度光散射测量影响因素的分析

根据经典的Mie氏散射理论,分析和计算了单个粉尘颗粒的散射特性曲线,又通过实验对粉尘云散射特性进行了研究,分析了散射角、粉尘粒径及水雾对光散射的影响.研究得出,单个粉尘粒子的散射光强随颗粒粒径的增大而增大,对粉尘云而言,粉尘中位径越大,灵敏度越小,测量的粉尘浓度值会偏低.     

基于多重散射光理论的石油焦/褐煤共成浆稳定性的研究

利用基于多重散射光技术的Turbiscan LAB稳定性分析仪,从宏观相分离程度和介观颗粒粒度的角度研究了石油焦/褐煤配比对混合浆体稳定性的影响。结果表明:焦煤比7:3时,浆体在静置0~7 d内出现明显的颗粒团聚并迁移的现象,且焦煤比越大,顶部分层厚度越大,颗粒向下迁移速率越大。焦煤比7:3时,浆体在静置1~7 d内颗粒团聚,浆体整体的平均粒径增大但没有因迁移形成明显的澄清层。焦煤比6:4时,浆体在0~90 min内顶部较大颗粒的沉降造成中部平均粒径增大;1~7 d内中部大颗粒团聚并逐渐向下迁移,中部平均粒径逐渐减小。焦煤比≤6:4时,浆体平均粒径在0~90 min内保持稳定不变;1~7 d内中部颗粒团聚但没有迁移,中部平均粒径逐渐增大。在静置7 d中,不同焦煤比浆体稳定性由好到坏的焦煤比顺序为:0:10和5:5最好,其次依次为6:4,7:3,8:2,9:1,10:0。因此从宏观和介观角度分析,焦煤比7:3的混合浆体由于颗粒聚结和迁移导致体系析水、分层及不稳定;焦煤比≤7:3的混合浆体颗粒在静置过程中团聚但不迁移,体系稳定性较好。     

气力提升管三相流中气相状态对固相运动影响

钻孔水力开采中利用气力提升系统对地下矿浆进行提升时,气体状态(气相值的大小及其运动特性)对矿浆中矿石的运动及其提升效率将会产生重要影响。基于三相流理论和气泡动力学理论建立了提升管中固相运动速度模型,以陶瓷球形颗粒模拟矿石,利用自行设计的小型气力提升系统实验研究不同运行参数(气量值、淹没率)对颗粒提升量的影响,采用高速摄像技术获取不同气量值下管内气-液-固三相流运动图像序列,通过图像处理技术分析气相对固相运动的影响机理并与实验结果相佐证。结果表明:不同气量值下,气泡对颗粒的作用程度及作用形式并不相同;当气量值较小时,液体对颗粒运动影响较大,此时颗粒数量少、速度低且多随气-液混合相沿管壁位置提升;随气量值的增加,气泡对颗粒及液体提升作用明显,固-液混合相浓度及提升速度均趋于最大值并整体向管芯运动,相对于管壁,管芯处颗粒提升速度较大,此时管内整体呈不规则螺旋上升;持续增加进气量,气体流速过高,管内紊动加强,颗粒非连续提升且固-液混合相浓度显著降低。与淹没率相比,气量值的变化对管内固相运动的影响更为显著。实验结果与理论分析吻合较好,对钻孔水力开采工程应用具有指导意义。     

垂直管水力提升临界淤堵流速的实验

通过试验分析研究垂直管水力提升临界淤堵流速。推导垂直管水力提升临界淤堵流速的半理论半经验公式。颗粒向上运动主要受颗粒周围水流流速影响，当管壁处的流速与此位置的颗粒沉速基本一致时，垂直管处于临界淤堵状态。垂直管水力提升临界淤堵流速不仅随粒径增大而增大。而且随提升浓度增加而增大。所推公式反映了影响临界淤堵流速的主要因素。能够较好的璜测临界淤堵流速，对于管路系统设计和运行有较大实际意义。     

基于数值计算的浮选机内颗粒流动行为研究

浮选机内矿浆动态流动性能研究对于优化浮选机具有重要意义。利用CFD数值模拟方法研究了浮选机内矿浆动态流动特性,并讨论了不同粒径矿石颗粒的分布特点,矿浆的动态流动并未破坏浮选机的循环流场结构,固相颗粒也形成了循环特征流场。单一固相粒径分析表明,随着给矿粒径的增加,浮选机槽底的沉积现象加重。多固相粒径分析表明,浮选机对不同粒级颗粒的提升能力和搅拌混合能力是不同的,为提高粗颗粒的回收能力,需要提高颗粒的提升高度。     

颗粒粒径对浮选机固—液两相流场分布特征影响研究

针对充气机械搅拌式浮选机,运用CFD流体模拟软件进行了颗粒粒径对浮选机固—液两相流场分布特征的影响研究。通过模拟分析可知:离散相矿物颗粒与连续液相两相之间相互作用较小,流场分布特征基本保持一致,微细粒矿物颗粒粒径对浮选机内部固—液两相流场特性影响较小。转子及定子表面压力分布值与颗粒粒径有较大的关系,且在此处区域附近湍流动能较大,保证了矿物颗粒在该区域的较好分散性。     

钻孔水力开采用气力提升系统性能研究

采用与实际作业相近的槽内供砂方式并引入水射流喷嘴研究了钻孔水力开采用气力提升系统的性能变化规律。结果表明: 水射流喷嘴达到一定数量(N)即可消除槽底压持效应, 起到提高颗粒质量流量与提升效率的目的; 水射流喷嘴分布的非均匀性过高与过低均不利于增强气力提升性能; 水射流喷嘴在气举头埋入砂层后(即气举头底部至砂床表层距离H<0)可显著增加颗粒质量流量与提升效率。     

立体结构障碍物的不同放置方式对甲烷预混火焰传播的影响

分别就长方体、三棱柱和圆柱3种立体结构障碍物的不同放置方式,对甲烷预混火焰在管道内传播的速度和超压的影响进行了研究。研究结果表明：不同立体结构障碍物的放置方式对火焰传播速度和超压的影响程度不同。对于火焰传播速度,长方体影响较小,三棱柱和圆柱影响较大。对于管道中峰值超压,不同放置方式之间导致的差异不大,在33%范围内。对于同一阻塞比立体结构障碍物,当放置于管道中,火焰经过的障碍物表面面积越大,对火焰传播速度和管道超压影响也越大。当障碍物使流通管道分叉时,对火焰传播影响将更大。对于同一立体结构障碍物,火焰传播速度越快,其导致的管道超压也越大,而不同立体结构障碍物火焰传播速度和超压之间没有必然联系。     

高温煤焦油中的固体颗粒对其临氢热反应生焦的影响

以一种高温煤焦油为原料,添加不同含量的固体颗粒在高压釜中进行临氢热反应,提取反应后的焦炭。通过XRD,XPS,FT-IR,UV-VIS,SEM等手段对固体颗粒和焦炭进行表征分析,考察了固体颗粒对其临氢热反应生焦的影响。结果表明,添加适量的固体颗粒后,高温煤焦油临氢热反应后的沥青质含量相对较高,生成的次生甲苯不溶物显著降低。固体颗粒的表层含有约为7%的极性含氧基团和1.4%的硫、氮极性基团,对沥青质具有较强的吸附能力。煤焦油中的沥青质在被固体颗粒吸附后,在反应体系中呈现出高分散状态,不容易聚集缩合生焦,生成的悬浮焦的颗粒粒径也相对较小,主要以高分散状态存在于反应体系中,在高压釜底部的沉积焦较少。     

基于Fluent的气固混合装置输送特性与结构研究

气固混合装置是气力输送系统均匀混合的重要部分。通过建立其气固两相流数值模型,采用Fluent软件对其进行内部流场模拟。通过模拟揭示气固混合装置内部的气固流动状态,并对发现的漩涡回流现象提出改进措施。对不同角度渐近管及进料角度模拟对比分析,完成气固混合装置的结构优化。结果表明,30°渐近管、60°进料角度的气固混合装置拥有优异的输送特性,并将此结构尺寸作为优化结构参数。     

作业工况及喷射方式对气举输出的影响

基于流体力学理论,从静力学角度,进行了气举管内压力分析,研究了不同作业工况及喷射方式对气举输出的影响,分析了气举输出特性随吸口下降深度的变化规律。结果表明,气举垂直作业存在固相与液相流量变化趋势相反的平衡段,吸口底部漏斗状坑径变大、局部流体加速、紊流增多,有利于固体颗粒的提升; 对称喷射方式固相空隙率更高,提升固体颗粒性能更好,而非对称喷射方式明显增强了气举吸口附近的局部扰动,更有利于采矿作业过程中液体提升。