掘进面喷雾雾化粒度受风流扰动影响实验研究

利用喷雾雾化粒度测量实验系统,对2种常用压力式喷嘴在受0.4m/s风流扰动前后不同水压、位置处的雾化粒度进行了测量.结果显示:风流扰动前后,喷雾雾化粒度随压力的增大、与喷嘴轴向距离的减小及与雾场轴向横截面中心距离的减小而减小;受风流扰动影响后,雾滴粒度总体有所增大,相对尺寸范围Δs平均值减小了0.06,但是,D10平均值减小了1.12%,粒径在23μm以下的雾滴有所增加,雾场轴向横截面中心处的雾滴粒度减小了6.38%～8.51%.根据实验结论,对掘进机外喷雾进行了改进,水压由2MPa增至8MPa,喷嘴距截割头的距离由1.55m移至1m,喷雾雾场轴向横截面中心正对着截割头与煤的结合部,结果表明:相对于改进前,掘进面全尘、呼尘分别平均降低了60.5%,62.8%.     

风流扰动支架架间高压喷雾降尘雾滴粒度实验

为确定风流扰动综采工作面液压支架架间高压喷雾降尘雾滴粒度变化规律,选用3种喷嘴,基于自主设计的高压喷雾雾滴粒度测量系统进行了模拟实验,并进行了风流扰动架间高压喷雾雾滴降尘应用试验.结果表明:速度为1.2m/s的风流扰动后,雾滴场的雾滴粒径平均值有所增大,迎风侧雾滴粒径小于背风侧;随着喷嘴迎风安设角度α增大,雾滴场的整体雾滴粒度先减小后增大,α=10°时最小,3种喷嘴中喷嘴Ⅰ在8MPa喷雾压力时的雾滴粒度最小;风流扰动后,随着α增大,各测点粉尘质量浓度、全尘与呼尘降尘率平均值的差值均先减小后增大,降尘率平均值反之,α=10°时降尘效果最佳,全尘、呼尘的降尘率平均值分别为80.11%,78.04%,结合实验结果,确定最优α为10°.     

背压差影响下压力旋流式喷嘴喷雾性能的实验研究

为了研究背压差对压力旋流式喷嘴雾化性能的影响规律,实验分析了背压差对压力旋流式喷嘴喷雾形成雾滴的索特尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)、雾滴速度以及喷雾锥角的影响以及SMD、雾滴速度在雾场轴向和径向的分布特性.结果表明:随着背压差的增加,喷雾锥角和雾滴速度随之增大,而SMD不断减小.背压差分别高于0.32、0.30 MPa时,SMD、雾滴速度和喷雾锥角的变化率均小于5%.当背压差为0.30 MPa时,随着轴向距离的增大雾滴速度减小,而SMD呈先增大后减小的变化趋势;SMD和雾滴速度随着径向距离的增大而增加.     

煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能研究

从理论、实验和现场试验3个方面对高压喷雾雾化粒度的降尘性能做了深入的研究;对高压喷雾降尘机理进行了分析,提出了雾化粒度D50的计算式和雾化粒度捕捉最小粉尘粒度的相互关系式;利用测试范围在5～2 000 μm的Winner313激光粒度分析仪和喷嘴雾化测试系统,对煤矿常用的5种压力式喷嘴进行了4,6,8和10 MPa共4个压力下的雾化粒度测定,得到了喷嘴雾场不同位置的D10,D50,D90,D[3,2],D[1,3]平均粒径分布和650 μm以下的粒径分布,雾场位置(150-9)处的粒径随压力增加雾化粒度变小;根据理论、实验数据和综放工作面煤尘实际测定的粒径分布,确定了该面的喷雾降尘压力和喷嘴型号,通过现场应用,煤机外喷雾和支架喷雾压力从2 MPa提高到8 MPa后,移架工序的全尘由536.2 mg/m3降到97 mg/m3.     

气水喷嘴雾化特征与降尘效果分析

为提高气水喷嘴在煤矿井下高浓度粉尘作业场所的喷雾降尘效率,通过实验研究了气水喷嘴的雾化特性参数,得出了雾滴平均直径与气、水流量的变化规律;以煤矿综掘工作面气水喷雾降尘过程为研究对象,建立了相应的数学模型,推导出了气水喷嘴降尘效率的关系式,采用Matlab软件绘制了降尘效率曲线.研究表明:水流量一定时,气体流量越大降尘效率越大;气体流量一定时,降尘效率随水流量的增大先增大后减小;粉尘粒径越大,喷雾雾滴有效作用距离越长,粉尘越容易被沉降;要使气水喷嘴的降尘效率达到80%以上,气体流量必须大于150×10~(-5)m~3/s,最佳的气水流量比范围为100~150.依据工作面粉尘的粒径分布和降尘效率要求,参照相关曲线选择最佳的气水流量,可以达到更好的降尘效果和经济效益.     

内混式空气雾化喷嘴喷雾性能试验研究

采用激光粒度仪对一种大流量内混式空气雾化喷嘴的雾化性能进行了试验研究。试验主要测量了沿喷嘴出口轴线不同距离、喷雾束不同径向距离以及不同气相压力、液相压力下液滴粒径分布。测量结果表明,喷雾超过一定距离后,液滴索特平均直径(SMD)会随着距离的增大而增加,喷雾束的中心至外围的液滴SMD是逐渐增加的,在一定范围内,气相压力增加可使SMD减小,高于0.5 MPa后,SMD保持稳定,液相压力增加令SMD和水流量都增大。     

液态LPG在闪急沸腾下的喷雾可视化研究

文章设计了高压LPG喷雾实验装置,使用高速CCD相机和光学纹影法分别拍摄了不同喷油压力下,直喷发动机用相同喷孔径旋流喷嘴和非旋流喷嘴的液态LPG自由喷雾过程.结果表明:随喷射压力的增加,液态LPG喷雾的贯穿距离增大,而喷雾锥角减小;液态LPG在喷出后会产生闪急沸腾现象,导致LPG的喷雾贯穿距离比汽油喷雾的贯穿距离小一些,而喷雾锥角则大于汽油喷雾锥角;相对于非旋流喷嘴来说,旋流喷嘴燃油雾化效果更好,加速了喷雾的蒸发,有利于混合气的形成.     

轴流风速下旋流喷嘴的外流场实验研究

为解决烯烃厂急冷器结焦问题,建立旋流喷嘴实验模型,采用高速摄像系统跟踪记录喷雾场的形成过程以及测量雾滴的大小,并利用激光多普勒测试系统对喷嘴的外流场速度分布进行测量.实验结果表明:当喷嘴出口压力大于0.7MPa时,雾滴粒径变小的趋势加快,雾化效果发生明显转变,油浆经汽化产生的裂解气越多,从而提高裂解气的产量;当轴向风速大于10m/s时,喷雾场轴向速度增加显著并且趋于均匀化,油浆经过喷嘴后形成的雾滴在急冷器内停留的时间相对降低,减少了结焦发生的可能性.     

负压环境下飞轮造雾系统雾化特性试验研究

为了探究负压环境下飞轮造雾系统的雾化特性,利用FLUENT软件对该系统简化非稳态三维流场进行模拟,并在模拟的基础上搭建实验台进行试验研究。利用LS-2000分体式激光粒度分析仪测量系统出口雾滴索泰尔平均直径,分析负压环境下不同飞轮转速和个数对雾滴平均直径、雾通量和雾场最大射程的影响。结果表明:随着飞轮转速增大,雾滴索泰尔平均直径先减小后增大,转速为1 200 r/min时雾滴平均粒径达到最小值,为88.6μm;雾通量随飞轮转速增大而逐渐增大,而雾场最大射程呈现出先减小后增大的变化趋势;随着加装飞轮个数增多,雾通量增大趋势明显,而对雾滴平均直径影响不明显。     

基于LSD技术的柴油喷雾特征直径研究

为研究影响内燃机可燃混合气分布的柴油雾化特性,本文基于平面激光测径技术开展柴油喷雾粒径分布的试验研究,对图像信号强度和喷雾粒径之间进行标定,获取不同喷油压力、背景压力和喷孔孔径条件下的可视化图像,探究其对喷雾粒径分布的影响.结果表明:喷雾粒径分布与喷雾浓度场结构分布吻合,靠近喷嘴的液核区喷雾SMD最大,沿着喷雾轴线SM...     

压力油雾化喷嘴内流动特性的研究

通过分析压力油雾化喷嘴的结构特点,对不同结构参数的喷嘴进行了三维流动数值模拟研究.结果表明:在偏转角度一定时,随着喷嘴出口直径φ的增大,喷嘴中心轴线上的速度逐渐减小,喷雾的能量损失逐渐增加,同时当直径增大到一定程度后喷嘴中心轴线处开始出现回流现象,回流速度随直径增大而增大;喷嘴出口直径为定值时,油雾出口速度随偏转角度θ的增大先逐渐增大又逐渐减小,在θ=60°时喷雾效果最佳.     

循环喷雾闪蒸影响因素的实验研究

闪蒸是液体经历压力突降时的快速汽化现象,循环喷雾闪蒸具有节能环保、可充分利用低品位热能的特点,在高耗能行业的余热回收方面展现出良好的应用前景。文章以闪蒸在余热发电领域的应用为出发点,以工业余热为热源,基于大型闪蒸实验平台,使用控制变量法,进行循环喷雾闪蒸变工况实验,研究液体过热度、闪蒸压力、供水流量、喷射方向和喷嘴尺寸对闪蒸特性的影响,分析闪蒸蒸汽流量和汽化率的变化规律。结果表明:闪蒸蒸汽流量和汽化率随过热度的提高而增大,随闪蒸压力的提高而减小,蒸汽流量随供水流量近似成比例的变化;液体向下喷射的闪蒸效果优于向上喷射,喷嘴尺寸的减小使喷雾液滴粒径减小,缩短了液体在闪蒸罐内停留时间。     

异戊烷闪蒸喷雾喷嘴近场雾化与喷嘴内流动特性

当高压液态碳氢燃料由于容器或者管道破口泄露释放到低压环境中,会形成剧烈闪蒸喷雾,闪蒸喷雾是在动力学与非平衡热力学共同作用下一种复杂的破碎雾化形式.文中搭建了易燃易爆介质闪蒸喷雾实验台,研究了不同初始压力和温度作用下异戊烷闪蒸喷雾喷嘴内流动与近场雾化变化规律.研究结果表明,完全闪蒸雾化前,提高喷雾初温可以极大促进闪蒸雾化程度,之后温度变化对闪蒸雾化的影响急剧减弱;相同过热度下,提高喷雾初始压力也增加了闪蒸喷雾锥角和喷雾影响区域.在闪蒸喷雾不稳定阶段,喷嘴内出现多种两相流型并伴随不同闪蒸雾化形态,喷嘴内气相含率与闪蒸喷雾剧烈程度呈现正相关性,但是二者之间存在一定相位差,相位差与喷嘴内汽化起始点距离喷嘴出口距离以及流动速度有关.     

矿井水幕帘降尘参数优化实验研究

为了得到降尘水幕帘对巷道风流的影响规律,确定其最优降尘参数,设计了模拟井下巷道通风及水幕帘降尘实验平台.采用正交实验法,研究了纱网网格、喷嘴类型、喷嘴与纱网布置位置等参数对巷道风速和降尘效果的影响.结果表明:纱网网格为2mm×2mm时,水幕帘对巷道风流阻碍作用较大,纱网网格为4mm×4mm时,降尘效果欠佳,最佳纱网网格为3mm×3mm,此时全尘降尘效率达到83.95%,呼尘降尘效率达到73.45%.同时气水雾化喷嘴降尘效果优于中压水喷嘴,喷嘴靠近纱网的布置方式优于纱网布置在喷嘴下风向一段距离.     

基于PDA的电喷雾雾化性能研究

随着科技的发展,感应荷电喷雾技术在越来越多的工程领域得到了应用。采用水、甘油及不同体积比的水-甘油混合溶液这些常见常用液体为介质,以雾滴的尺寸和分布状态作为考察喷雾性能的主要指标,通过粒子动态分析仪（Phase Doppler Anemometry,PDA）,对比研究了感应荷电方式下雾化溶液的粘度、电极电压对液滴雾化性能的影响。结果表明,在感应荷电过程中电极电压越大,雾滴在20~50μm数量级上分布的雾滴越多,电极上加载电压后雾滴粒径明显减小分布更均匀,并且随着液体粘度的增大,粒径也增大且雾滴分布均匀度明显下降。     

乙醇/汽油喷雾特性试验研究

采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷油特性进行了研究,通过改变环境压力、喷油压力、喷油脉宽分析了这些因素对喷雾发展的影响.此外,重点研究了环境压力和喷油压力对喷雾贯穿距的影响.研究结果表明,随着环境压力增大,喷雾贯穿距减小;随着喷油压力增大,喷雾贯穿距增大;随着喷雾发展,环境气体围绕喷雾向相反方向运动,并且形成漩涡.     

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程，对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初
步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理，简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量
过程.施加不同的喷雾压力，分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压
力时，测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向
速度和切向速度并进行对比.结果表明，与没加旋芯的喷嘴相比，加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好
的雾化效果，其雾化过程符合稳定性理论规律；在喷雾中心和边缘处，喷雾参数有显著的区别.     

纳米异质粒子对燃油射流喷雾特性的影响

选用平均粒径为20 nm的CeO₂纳米粒子,以油酸为表面活性剂,采用两步法配制质量浓度分别为50与100 mg/L的纳米燃油,分别称为Ce50和Ce100燃油;测量柴油和纳米燃油的密度、黏度和表面张力等基础物性参数;在高压共轨喷雾试验台上拍摄燃油射流喷雾发展过程的影像,应用Matlab软件处理影像,得到喷雾贯穿距和喷雾锥角等特性参数. 结果表明：与柴油相比,Ce50和Ce100纳米燃油的黏度分别增加了2.1%与4.7%,密度和表面张力的增加量较小. 在相同喷射压力下的不同喷雾发展时刻,纳米燃油的油束贯穿距大于柴油,喷雾锥角略小于柴油. 在背压为2 MPa、喷射压力分别为80、120和160 MPa时,与柴油相比,Ce50纳米燃油的喷雾贯穿距分别增加了1.4、1.9和2.4 mm,Ce100纳米燃油的贯穿距分别增加了2.9、2.9和3.7 mm. 随着喷射压力的提高,纳米燃油与柴油在喷雾贯穿距和喷雾锥角上的差异增大. 当燃油喷射背压增加时,油束的贯穿距缩短而喷雾锥角增大,不同质量浓度纳米燃油和柴油的贯穿距和喷雾锥角的差异有所减小.     

飞轮造雾系统中导流板对雾滴粒径影响的数值模拟

为了优化飞轮造雾系统雾化液滴的粒径分布,采用数值模拟方法,探究飞轮造雾系统的雾滴粒径随着导流板安装角度的变化规律。通过建立飞轮造雾主体三维模型,设置导流板5种安装角度、3种工况,利用FLUENT软件对飞轮造雾系统的雾化效果进行模拟,并对雾化过程进行可视化研究。结果表明:导流板的合理设置对飞轮造雾系统雾化液滴粒径减小有促进作用;导流板安装角度由30°增大至50°的过程中,飞轮造雾系统出口雾滴平均粒径逐渐减小。模拟结果与试验结果变化趋势基本相同,两者具有良好的相关性。     

闪蒸喷雾的试验研究

采用照相和PDA测量技术研究了水闪蒸喷雾过程中，压力、温度对喷雾特性--雾束形状、液滴平均直径和液滴流速的影响，并通过试验数据的拟合，推测了闪蒸喷雾时液滴平均直径与汽泡生长动力学参数的关系。结果表明：在本试验条件下，闪蒸喷雾雾束形状与压力雾化时有明显的不同；当水温达到饱和温度时，雾束剧烈抖动，极不稳定；当水箱水温小于喷嘴出口处饱和温度时，相同的水箱温度下，喷射压力小时，液滴算术平均直径小，当水箱水温大于喷嘴出口处饱和温度时，则反之。对液滴平均直径D10和D32的试验结果进行拟合，残差最小的是二次多项式，其次是指数函数和幂函数。