基于CFD的煤矿降尘用微振荡腔高效雾化喷嘴参数分析

为了提高煤矿降尘喷嘴的雾化效率,通过对斜壁进行微振荡腔结构设置的方式来提高喷嘴内部湍流性能,并通过CFD仿真平台对斜壁倾角以及入口压力参数进行了优化分析。结果表明:倾角的设置对喷嘴的雾化效果有较大影响,当θ为60°、52.5°时,在谐振腔与微振荡腔的作用下,内腔室和微振荡腔内均有涡漩产生,对内部流场扰动明显,激振效果好。当θ为45°时,微振荡腔对流场无明显激振作用。对比θ为60°、52.5°时,后者角度设置合理,灌入和冲出微振荡腔的流体较多,涡漩负压区的压力差更大,湍流动能更高,对流场的扰动效果最佳。进口压力越大,涡漩处负压值越大,湍流动能越高。进口压力为7 MPa时,喷嘴的激振效果最明显,雾化效果最优。     

基于CFD内壁微振荡腔喷嘴雾化特性数值研究

为了研究喷嘴内部结构对矿井喷雾除尘的影响,利用Fluent软件,基于网格独立性检验和SIMPLEC算法对不同结构的内壁微振荡腔喷嘴的内部流场进行数值模拟。结果表明:喷嘴内壁微振荡腔的结构对出口速度影响较大,入口压力8 MPa时两喷嘴出现速度极差;两喷嘴在流场中沿着轴线方向速度逐渐递增,最终在喉道段产生最大速度;阶梯式内壁微振荡腔喷嘴与规则的内壁微振荡腔喷嘴相比,出口速度更大;在内壁微震荡腔喷嘴中,雾化现象都在微振荡腔内部以及腔体开口处产生,并且会在微振荡腔内产生不同程度的涡流。     

喷嘴螺旋倾角对雾化性能影响的试验研究

通过试验研究以理解螺旋喷嘴的雾化性能。利用激光粒度分析仪和高速摄像机试验研究了喷雾锥角,喷嘴流量,喷雾射程,粒子速度,雾滴的平均直径(SMD)等性能参数。结果表明,在同一喷射压力下,液体的喷射距离、喷嘴出口雾化角和雾粒的轴向速度都随着喷嘴螺旋倾角的增大而减小,然而,喷嘴流量和雾粒SMD随着喷嘴螺旋倾角的增大而增大。在系统喷射压力为2 MPa时,螺旋倾角对喷嘴流量的影响最小,其减小幅度仅为0.004 L/s;且在距喷嘴口25 cm处,30°螺旋喷嘴在系统压力为3 MPa时,雾粒SMD最小,最小为30.04μm;在系统喷射压力为3 MPa时,螺旋倾角对雾粒轴向速度的影响最大,其速度变化幅度为10.3 m/s。     

应用PDA系统研究喷嘴的雾化特性

应用PDA系统研究喷嘴的雾化特性 ,得出了雾粒的速度及分布 ,雾粒的粒径及分布等 ,对进一步研究喷嘴雾化特性与喷嘴结构以及喷雾特性与粉尘特性之间的关系有重要意义。     

出口直径对压力旋流喷嘴雾化特性的影响

为了掌握喷嘴出口直径对压力旋流喷嘴雾化特性的影响规律,采用数值模拟的方法进行仿真研究。研究结果表明:在同等入射压力下,喷嘴直径较大时,雾滴粒径D32和速度也相对较大;喷嘴直径较小时,颗粒之间的碰撞相对较大,当其直径变化时对粒径分布影响较大,而当直径较大时,其直径变化对其粒径分布影响较小,雾化效果区别不明显。在实际工况中和对环境有益的情况下,在煤矿喷雾降尘的时候,应该选用直径为1.2 mm的喷嘴进行喷雾降尘。     

供气压力对流体型超声喷嘴雾化特性及降尘效率的影响

为了掌握供气压力对流体型超声雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响,借助自主研发的煤矿井下喷雾降尘实验平台,对流体型超声雾化喷嘴流量、雾化特性及降尘性能进行了实测。实验所涉及的喷嘴雾化特性参数包括雾化角、射程、雾滴粒径等,降尘性能采用全尘降尘效率和呼吸性粉尘降尘效率进行评价。实验结果表明:随着供气压力的增大,喷嘴空气流量呈幂函数形式增大,而水流量呈指数函数形式下降,气液体积流量比不断增大;喷嘴雾化角和雾滴粒径随着供气压力的增大而逐渐缩小,而雾滴速度和射程则表现为随供气压力增大而逐渐增大的趋势;对于本次实验所选取的供水压力,供气压力由0.2 MPa增加至0.7 MPa,喷嘴空气流量约增加100 L/min,水流量约降低1.3 L/min,雾化角和雾滴粒径分别约减小75°和60μm,而雾滴速度和射程分别约增加7.5 m/s和210 cm。喷嘴全尘降尘效率和呼吸性粉尘降尘效率均随着供气压力的增大呈现先增加后减小的变化规律,并在某一个供气压力下获得最高值。供水压力p_L不同,获得最高降尘效率所对应的供气压力p_air亦不同,喷雾降尘效果较优的气水压力组合有1号...     

内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘效率研究

为了掌握内混式空气雾化喷嘴喷雾特性及降尘性能,借助自主研发的喷雾降尘实验平台,对内混式空气雾化喷嘴与X旋流型压力喷嘴流量、雾化角、射程、雾滴体积分数、雾滴粒径、雾滴速度等喷雾特性参数及降尘效率进行了实测,并对实验结果作对比分析。结果表明:随着供水压力的增加,内混式空气雾化喷嘴水流量和气流量分别呈指数形式递增和递减,气液质量流量比不断下降;压力喷嘴水流量随着供水压力的增大而增大,水流量与供水压力的1/2次方成正比。随着供水压力的增加,2种喷嘴的雾化射程、雾滴体积分数及雾滴速度均增大。X旋流型压力喷嘴雾化角明显大于空气雾化喷嘴,其喷雾作用范围更宽;随着供水压力的不断提高,空气雾化喷嘴雾化角呈现先增大后减小的变化规律,而压力喷嘴则一直以较小的幅度不断减小。空气雾化喷嘴由于有压缩空气作为助力,在供水压力较低时能获得较为理想雾滴粒径,且随着供水压力的增大,雾滴粒径不断增大;普通压力喷嘴的雾化粒径随着供水压力的提高而减小,且需在较高的供水压力下才能获得理想的雾滴粒径。在相同的供水压力下,空气雾化喷嘴雾滴粒径和水流量均小于压力喷嘴,而雾滴体积分数、雾滴速度及降尘效率均高于压力喷雾。气水喷雾较压力喷雾具有明显的优势,获得相同的降尘效率,气水喷雾耗水量仅约为压力喷雾的一半。     

高压喷嘴雾化特性试验研究

喷嘴的性能直接影响喷雾降尘的效果。基于室内模拟巷道降尘试验平台,对喷嘴在不同压力、孔径下的雾化特性进行试验研究。结果表明:当喷嘴孔径一定时,喷雾压力与喷雾粒径呈负相关关系,而雾滴分散性则与喷雾压力呈正相关关系;当喷雾压力一定时,雾化粒径与喷嘴孔径呈正相关关系。试验喷嘴的最优工作喷雾压力为6 MPa,并给出了最优喷雾压力下各孔径喷嘴的喷雾粒径分布范围与索太尔平均粒径。     

矿井喷雾降尘超声雾化激振喷嘴参数优化仿真分析

为了提高矿井喷雾降尘用喷嘴的水射流雾化效率,设计了一种结合自激振荡的高效雾化喷嘴,并通过数值仿真的方法对其关键参数进行优化。研究结果表明:当通道内有流体通过时产生了速率呈现层状分布特征,在喷嘴腔内形成涡旋流场,在靠近谐振腔的前部区域喷嘴速度达到100 m/s以上;当超声波和自激振荡波发生共同作用时,喷嘴内达到最优湍流扰动效果,获得更优的雾化效果;当角度变小后获得更大的内腔体积,处于60°～70°的碰撞壁角度范围内,涡旋对喷嘴内腔形成充满状态,获得更明显湍流作用;在谐振腔达到3 mm的深度时,实现了最优灌入效果,并且激波也明显增强;随着谐振腔深度的增加,湍流动能表现出单调减小的变化规律;处于更大的谐振腔深度下,湍流动能随之提高,由此实现更强湍流作用。     

矿井除尘喷嘴雾化特性数值模拟研究

随着采掘机械化程度的提高,矿井粉尘职业危害日益严重。为了有效地抑制粉尘危害,提高井下喷雾系统除尘效果,利用数值模拟的方法研究了压力旋流式雾化喷嘴的下游流场,得到了液滴的粒径分布规律。对液滴粒径分布特点的研究,有助于矿井喷雾降尘系统的喷头设计、选型和增压系统设计。     

旋流离心喷嘴结构参数对雾化特性影响现状分析

影响旋流离心喷嘴雾化特性的因素很多,其中旋流离心喷嘴结构参数对喷嘴雾化特性影响复杂、多样,得到很多学者关注,并开展了大量的研究。归纳与分析整理了以往学者的研究成果,对旋流离心喷嘴雾化锥角、液滴速度、液滴直径的影响因素及研究现状进行了较全面的评述,并总结得出了有待进一步研究的问题,为今后的研究方向提供了参考。     

新型空气雾化喷嘴雾化特性实验研究

通过对含导流芯式新型空气雾化喷嘴雾化特性的实验研究,结果表明,喷嘴的有效射程、最大射程和雾化角都随气压和水压的增大而增大,水压和气压越大,雾化效果越好;雾滴粒径和气压成反比关系,另外雾滴粒径随着水压的升高先增大后减小,高水压高气压时喷嘴产生雾滴的粒径更小,对矿尘的捕集效果更好。     

气水两相流喷嘴特征结构对雾化性能影响的实验研究

设计加工了一种气水两相流雾化喷嘴和一套完整的实验系统,进行了不同特征结构参数下的雾化效果实验。研究表明,气孔的数量与孔径、水孔的孔径、气孔偏移角、出雾口形式均对两相流喷嘴的雾化性能有很大的影响,其中,气孔偏移角在低压能源下对喷嘴雾化颗粒尺寸分布有重要影响。为低能耗,小粒径的喷嘴结构的优化和除尘装置的设计提供了理论依据和关键技术支撑。     

喷嘴结构对流动特性影响的试验研究

为了提高喷嘴的雾化效果,对3种螺旋喷嘴进行了实验,建立了由泥浆泵、管路、流量计、阀门、压力表组成的试验装置,研究了喷嘴的结构尺寸对流动特性的影响。实验结果表明,当喷嘴出口结构相同时,通过减小喷嘴出口过流面积,可以降低喷嘴流量。     

内混式空气雾化喷嘴内部流动状况对喷雾效果的影响

为了提高内混式空气雾化喷嘴的喷雾效果,采用数值模拟方法分析喷嘴内部流动状况对下游雾化效果的影响,并通过实验验证。结果表明:随气液压力比增大,液核长度明显缩短,液体一次雾化效果更好,并且喷嘴出口气液混合物的速度也更大,喷嘴内部流动状况更好;随气液压力比增大,喷嘴雾化锥角也较大,雾滴覆盖范围更广;喷嘴内部流动状况越好,实验测得的雾滴粒径也越小,由此可以看出喷嘴内部流动状况对于下游喷雾发展具有较大影响。     

降尘用超声雾化喷嘴内流场仿真及参数优化实验研究

通过数值计算和实验测试手段研究了降尘用超声雾化喷嘴的内外流场。结果表明:通过超声雾化喷嘴内部流场的压力和速度矢量分布可以看出:射流喷嘴进口处和超声波振荡腔内部的压力分布较大。液体速度经过超声波振荡腔后速度减小,并且在喷嘴内部形成了漩涡。随着射流水压的增加,雾滴D50表现出明显减小趋势。随着以射流喷嘴口为起点距离超声波振荡腔的相对距离的增加,雾滴D50表现出先减小后增加,雾滴速度表现出先增大后缓慢减小,得到最佳的超声波振荡腔位置为3.5 cm。     

常用压力式喷嘴雾化特性及降尘性能研究

压力式喷嘴是湿式除尘设备里一个重要构件。为研究喷嘴结构对其雾化特性及降尘效果的影响,基于现有的实验平台及马尔文激光粒度分析仪,选用目前井下常用的相同孔径3种喷嘴(螺旋型、旋流叶片型、切向孔型)进行了较系统的实验研究。研究发现:随着供水压力的递增,3种喷嘴的流量、射程都相继增大,而雾化角都逐渐减小;在相同供水压力下,旋流叶片型喷嘴的流量及射程都明显大于其他2种喷嘴;3种结构喷嘴都随着供水压力的增加雾滴粒径不断减小,但在相同供水压力下,旋流叶片型的分散度更均匀,总体性能上要比其他2种喷嘴有优势,更有利于接触粉尘,起到降尘效果。3种结构喷嘴都随着供水压力的增大其降尘效率都逐渐递增;在相同供水压力下,旋流叶片型喷嘴降尘性能最好。     

喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究

对喷嘴雾化粒度的指标和雾化粒度的测定方法进行了分析,利用Winner313激光粒度分析仪设计了喷嘴雾化实验系统,对煤矿采煤工作面常用的5种喷嘴进行了5个压力下的雾化粒度测定,得到了各类喷嘴在不同压力下的D50、D90、D[3,2]等数据,根据数据分析得出：要对呼吸性粉尘有较好的捕集作用,就必须实现高压喷雾;8 MPa作为支架和煤机喷雾压力时的雾化粒度对采煤工作面降尘效果最佳。通过在综放工作面的实际应用,降尘率平均在90%以上。     

旋涡离心混合式喷嘴雾化特性实验研究

为提高旋涡离心混合式喷嘴工况场所降尘效果,基于现有的喷雾降尘模拟实验系统,采用实验手段系统研究了该喷嘴雾化场中的雾滴粒径的空间分布以及雾化参数的各影响因素。研究表明:在喷嘴轴线方向,因距喷嘴距离的增加,雾滴粒径不断增大;在距喷嘴一定距离纵断面方向上,雾滴粒径由外向内逐渐减小,但减小幅度较缓慢;由于供水压力的增加,喷嘴流量逐渐加大,雾滴粒径不断减小。在相同的供水压力下,喷嘴流量因喷嘴直径的增加不断增大;喷雾场中的雾滴粒径随着喷嘴直径的增加也逐渐增大,且增幅较大。在相同供水量条件下,由于喷嘴直径的增加,喷雾压力逐渐减小,雾滴粒径逐渐增大。