矿用湿式除尘风机的流线型除雾器数值模拟研究

为探寻参数(转折角度、板间距、气流速度)对矿用湿式除尘风机所用流线型除雾器的除雾效率和压力损失的影响规律,采用Fluent软件对除雾器内的流动进行了三维数值模拟,通过引入评价参数来优化得出一种除雾效率高、能降低除尘风机功耗的除雾器结构。结果表明：随除雾器转折角度和板间距离减小,除雾效率和压力损失均呈现增加趋势。雾滴粒径大于10μm,除雾效率随气流速度增加而提高;雾滴粒径小于10μm,除雾效率随气流速度增大而下降。板间距从40mm减小到20mm,压力损失仅增加了15%左右;速度从2m/s增加到6m/s,压力损失增加约5倍,板间距对压力损失的影响程度明显低于速度对压力损失的影响。达到相同的除雾效率时,参数θ=90°、B=20mm的除雾器相对具有最佳性能,评价参数保持较低值,可减少除尘风机功耗。评价参数可在除尘风机功耗和除雾器结构设计之间建立关联,为除雾器优化设计提供了一种思路。     

弧形板除雾器动态特性对压降影响的试验研究

为了有效控制正态分布式弧形板除雾器内部的压降,使气雾两相流流经除雾器后的压降符合标准。根据瓦斯细水雾流经正态分布式弧形板压降损失的数值模拟结果,优化出了几组效率较高的正态分布式弧形板除雾器,搭建了由供水系统、供风系统和测压系统等组成的测试平台,测试研究了除雾器的内部结构和流动参数对其压降的影响。试验得出:转折角、气流速度和除雾器级数是影响除雾器压降的主要因素。气流速度越大,除雾器压降越大;两级除雾器的压降远远大于一级除雾器的压降;压降随转折角的增大而减小。研究结果为正态分布式弧形板除雾器的工程应用和优化设计提供了依据。     

反循环钻头底部结构参数优化

为解决煤矿井下瓦斯抽排孔施工过程中正循环压风钻进工艺产生的粉尘污染问题,借鉴引射器原理设计近水平反循环钻头,利用单因素试验设计原理对钻头底部5个结构参数进行试验优化研究,得到钻头底部最优结构参数。当近水平反循环钻头直径为96 mm时,其最优底部结构参数是:底喷孔直径D1=3 mm、底喷孔扩大段直径D2=10 mm、底喷孔扩大段厚度H1=20mm、扩压槽深度H2=20 mm、扩压槽螺旋角度A=10°。     

巴基斯坦山达克铜金矿露天边坡稳定性与参数优化研究

为了得到巴基斯坦山达克铜金矿露天边坡最优参数,选取了8个工程地质剖面,通过极限平衡分析了A～H剖面在三种工况下的安全系数。基于设计参数,对8个边坡剖面进行计算分析,得出了边坡各剖面最优边坡角结构参数,并根据工程地质分区,推荐各分区边坡结构参数如下:1)A、B、C、E、F、G剖面整体边坡角为46°,即Ⅰ区、Ⅲ区边坡整体边坡角46°;2)D、H剖面整体边坡角为45°,即Ⅱ区、Ⅳ区边坡整体边坡角45°。     

双动力螺旋钻杆合理参数模拟研究

为使肋骨钻杆在煤矿井下瓦斯抽排钻孔施工时达到最高的效率,在对肋骨钻杆的排渣机理进行分析研究的基础上,运用计算流体动力学(CFD)技术对钻杆螺旋叶片的结构参数进行数值模拟与优化。分析结果表明:φ98 mm的肋骨钻杆,螺旋叶片导程P=100 mm,叶片宽度L=16 mm,排渣效果最优。提出了通过改变叶片形状降低排渣阻力的观点,当叶片外棱边圆角R=4 mm时,相对传统矩形叶片,有效降低了排渣阻力,提升排渣区域整体排渣速度。     

锥盘旋流澄清器分离性能试验研究

基于采用混凝沉淀法进行污水处理中比重轻、粒径小的颗粒难以除去,且混凝沉淀设备占地面积大、能耗高等原因,提出用锥盘旋流澄清器来处理污水,加入锥盘来增大沉降面积,加速絮体的沉降。通过对比试验探明加入锥盘可以有效提高旋流澄清器的分离性能,并通过性能试验研究其结构参数对分离性能的影响规律。结果表明:筒体高度、锥盘插入深度和锥盘盘间距对分离性能的影响较大;在筒体高度为600 mm,锥盘插入深度为400 mm,锥盘盘间距为20 mm,溢流口直径为40 mm的工况下,处理悬浮物含量约为450 mg/L,浊度约为125 NTU的煤泥水时,悬浮物去除率为93.7%,浊度去除率为70.2%。     

双锥结构设计对旋流器流场特性与分离性能的影响

复合锥旋流器的分离性能通常优于单锥旋流器,但锥段组合方式对旋流分离过程的影响机制尚未明晰,导致复合锥的结构优化设计仍主要基于生产经验。针对实验室?150mm水力旋流器,采用RSM湍流模型和TFM多相流模型系统考察了双锥结构中不同锥段锥角大小(10°、15°、20°和30°)及组合顺序对旋流器流场特性和分离性能的影响,并与常规单锥旋流器进行了对比。结果表明,双锥结构锥角大小的影响与单锥锥角影响规律基本一致,分离性能介于组成双锥结构的2种单锥结构之间,但沉砂分配曲线受小锥锥角影响更为明显。不同锥段具有各自独特的作用,其中大锥主要通过影响压降和切向速度来控制旋流器的离心强度和分离精度,而小锥主要通过影响沉砂口附近物料堆积状态和轴向速度分布来控制分离粒度、水分流比和沉砂颗粒产率。在相同工况条件下,通过合理匹配不同锥段,可显著改善旋流器分离性能,其中DC-Ⅰ结构(30°+10°)的分离粒度最小(d₅₀=15.34μm),而DC-Ⅳ结构(10°+30°)的分离精度最高(α=7.34)且能耗最低(P=67.09k Pa)。研究结果可为双锥旋流器结构设计与优化提供理论指导。     

层理倾角对岩石抗剪强度参数影响的试验研究

为探究层理倾角对岩石抗剪强度参数与裂纹长度的影响规律,对层理倾角为0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°的岩样进行直剪试验,试验结果表明:层理倾角对岩样的抗剪强度、破坏模式和破坏后裂纹长度具有显著影响,0°时,岩样粘聚力和内摩擦角最小,90°时,岩样的粘聚力最大,15°和75°时,岩样的粘聚力和内摩擦角接近;裂纹均值长度的最大值和最小值对应的层理倾角分别为0°和90°,其值分别为86 mm和118.5mm;试验过程中,抗剪强度出现两个极值,一个出现在层理倾角为45°时,此时对应的裂纹长度约80 mm,另一个出现在层理倾角为60°时,此时裂纹的长度约140 mm。研究成果为研山铁矿顺倾边坡稳定性分析提供了基础数据。     

液压支架试验台中梁插拔销轴结构优化

液压支架试验台在进行压架试验时,中梁销轴受力工况恶劣,易出现断轴现象。采用在销轴孔内部增加锥角的方法,改善销孔与销轴配合边缘处出现应力集中的现象,并基于正交试验方法研究关键尺寸参数对销轴结构应力、应变、最大变形量的影响规律。结果表明,影响销轴受力的参数按重要程度排序依次为孔轴间缝隙、销轴孔边缘板厚、销轴孔壁厚、销轴孔锥角角度、销轴孔锥角长度。采用模糊分析方法对各参数进行优化分析,得到最优解集：孔轴间缝隙为2 mm、销轴孔边缘板厚为62mm、销轴孔壁厚为80 mm、销轴孔锥角角度为0.1°、销轴孔锥角长度为280 mm。仿真验证表明,优化方案对减小液压支架试验台中梁插拔销轴的最大应力、剪切应力和最大变形量效果明显,可有效提高中梁插拔销轴承载能力。     

基于Fluent的高压水射流喷嘴优化模拟研究

为了提高高压水射流技术的破煤效率,采用Fluent软件对高压水射流的喷嘴结构和几何参数进行了优化模拟。通过分析水射流的轴向速度和壁面静压分布,选择了最佳的喷嘴结构和几何参数。结果表明:圆柱形喷嘴的最大射流速度发生在喷嘴内部,而锥形和锥直形喷嘴的最大射流速度发生在喷嘴外部,且锥形和锥直形喷嘴的最大射流速度和最大压力均明显大于圆柱形喷嘴,考虑到水射流的附壁效应,锥形喷嘴为最佳选择。锥形喷嘴的最优几何参数为:喷嘴出口直径3 mm,喷嘴锥角7°,喷嘴长度9 mm。高压水射流喷嘴的优化对提高煤层瓦斯抽采效率具有重要意义。     

薄煤层采煤机高效弧形滚筒装煤研究

在综合机械化采煤中,采煤机的工况复杂,影响滚筒装煤效果的因素众多,尤其是薄煤层。传统改善装煤效果的做法是调整滚筒转速和叶片升角。为了更好地提升薄煤层滚筒的装煤效果,提出了优化滚筒叶片的解决方案。叶片靠近外缘的形状优化为弧形,并利用离散元方法对新型弧形滚筒进行了仿真,取得了良好的装煤效果。为改善薄煤层采煤机装煤效果、提高薄煤层工作面的生产效率提供了新的思路。     

钢丝绳柔性联轴器结构参数的优化及分析

为了满足传动机械的大误差补偿需要,提出了一种钢丝绳牵引的柔性联轴器,通过对柔性联轴器的结构、补偿能力的分析,建立了振动中联轴器的数学模型,得出相关结构参数的关系式。通过运用fmincon函数求钢丝绳总弧段长最小值的优化方式,得出联轴节、浮动板与钢丝绳的配合尺寸。计算结果表明:压榨机顶辊的合力角α、钢丝绳H段的直线长度l、浮动板k段的半径r2和钢丝绳离开浮动板的角度θ2都是影响振动幅度的参数,且振动幅度与钢丝绳离开浮动板的角度θ2、钢丝绳的弯折角度和顶辊合力角都近似成线性关系。     

湿式除尘器双Y型滤尘板除尘效果实验研究

为研究非平行平板结构滤尘板在矿用湿式除尘器中的除尘效果，设计了一种双Y型新式滤尘板。搭建湿式除尘实验平台，通过选定滤网目数、滤尘板与细水雾喷嘴间距作为影响因素，开展滤尘板除尘效果实验，分析研究两因素对新型滤尘板除尘效果的影响。结果表明：一定工况下，滤网目数的增加能显著提升双Y型滤尘板除尘效率，在60目时除尘效率达到最高值，净化阻力与滤网目数呈正相关；一定工况下，双Y型滤尘板除尘效率随滤尘板与喷嘴间距的增加先增后减，当滤尘板与喷嘴距离为45 cm时除尘效率达到最高值，净化阻力随距离的增加先增后减，但距离的改变对新型滤尘板净化阻力的影响较小，实验结果为湿式除尘器结构参数的优化提供了理论依据和指导。     

用小锥角旋流器分离微细颗粒的试验研究

叙述了水力旋流器的生产能力、分离粒度和分离效率的概念,针对微细颗粒粒度很小的特性,设计了一个细长型的小锥角固液旋流器,直径60mm、锥角1.5°,通过试验得出了其生产能力、分离效率的数据,并与理论计算的结果进行了对比.结果表明设计的细长型固液旋流器不但很好的解决了传统小直径旋流器生产能力过小的缺陷,还有较高的分离效率.     

基于正交试验的双风机并联机站结构参数优化

为了提高矿井机站的通风效率,以机站局部阻力系数最小为目标,选取机站扩散角、进风段巷道长度、收缩角和出风段巷道长度4个影响因素并设置合理水平进行了正交数值模拟试验。研究结果表明:在风机间距、粗糙度等因素一定的情况下,影响机站局部阻力系数因素的主次顺序为扩散角、收缩角、进风段巷道长度和出风段巷道长度;随着巷道风速的变化,机站最优结构参数是不同的;当巷道风速为1.2~1.5 m/s时结构最优组合为扩散角60°、收缩角30°、进风段巷道长度9 m、出风段巷道长度6 m;在风速为1.5~2 m/s时出风段巷道长度选择10 m机站局部阻力系数较小。     

HHZ新型旋流器提高粗颗粒充填尾砂产率的试验研究

进行了直径为100 mm的3种不同结构旋流器实验室研究,比较了多锥角的HHZ新型旋流器与标准的10°、20°旋流器的差异,以此为依据,设计了参数可变化的用于工业试验的多锥角旋流器HHZ150,并与CZ150旋流器进行了对比试验,研究证明了HHZ旋流器可以在直径、工艺条件相同时降低分离粒度,达到提高沉砂的固体产率、增加用于充填的粗颗粒尾砂产量的目的。     

浅埋深薄煤层综采面回采巷道支护技术研究

浅埋深开采过程中由于顶板垮落容易影响地表,工作面覆岩破断角较大,变形速率快,来压较为明显,薄煤层综合机械化开采时由于受地质条件影响,矿压规律较为复杂。山西某矿主采平均0.93 m的3号薄煤层,煤层埋深较浅,采用综合机械化采煤工艺,工作面矿压规律复杂,回采巷道支护困难。针对该复合问题,利用理论分析、数值模拟手段,合理确定支护参数为顶锚杆直径20 mm,长度2.8 m,间距和排距均为0.7 m,帮锚杆直径为20 mm,长度为2.3 m,间距和排距也为0.7 m;锚索长度为8.8 m,间距1.2 m,排距1.4 m。现场应用表明,其支护效果良好。     

煤层割缝喷嘴结构优化与试验

高压水射流割缝增透技术是一项新型的瓦斯抽采技术,其中喷嘴是切割的执行元件。影响喷嘴切割性能的结构因素有喷嘴稳定段长度、收缩角和直线段长度,3因素相互制约,且存在一个最优值。应用正交设计的方法对不同参数组合下喷嘴出口流场进行了模拟,模拟结果表明:稳定度长度为0 mm、收缩角为30°、直线段长度为9 mm的割缝喷嘴具有最佳的喷射性能。在室内对其切割性能进行测试,结果表明:优化后的喷嘴切割能力为原喷嘴的1.5倍。     

出口直径对内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响

为了掌握喷嘴出口直径对气水喷雾降尘的影响,基于自行设计的气水喷雾降尘实验平台,对不同出口直径的空气雾化喷嘴流量、雾化特性及降尘性能进行了实测,并对实验结果作对比分析。研究结果表明:随着出口直径的增加,喷嘴耗水量几乎保持线性增长,而耗气量呈现指数增长的变化趋势;喷雾射程和雾滴体积分数均随着出口直径的增大不断增大,而雾化角先增大后减小;出口直径为2. 0 mm的喷嘴雾化质量最好,所形成的雾滴索太尔平均直径D[3,2]最小,且雾滴粒径呈现正态分布,雾滴尺寸较为集中;雾滴速度沿喷嘴轴线方向不断衰减,且喷嘴直径越大雾滴速度衰减越缓慢;随着喷嘴直径的增加,雾滴速度呈现先增大后减小的变化规律;全尘和呼吸性粉尘降尘效率随着喷嘴出口直径的增加均有所提高,但增幅较小;综合考虑喷嘴降尘性能、耗水量和耗气量等因素,在采掘作业场所进行气水喷雾降尘时,选择出口直径为2. 0～3. 0 mm的空气雾化喷嘴较为合适。     

矿用双卧轴强制连续型搅拌机力学分析

对矿用双卧轴强制连续型搅拌机进行力学分析,得到影响搅拌系统性能的因素,计算得出在保证搅拌系统材料许用强度条件下的合理结构参数及保证搅拌效率下的最佳叶片安装角α,从而为下一步优化参数以延长搅拌机连续工作时间提供依据。