浮选机内气液两相流场特性数值模拟研究

基于标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型,对容积为20L的KYF浮选机内气液两相流场特性进行了模拟研究,并探究了搅拌强度对流场特性的影响。结果表明:Y=0截面的两相流体绝对速度、静压、液相湍流动能、液相涡流黏度等流场特性沿转轴呈对称式分布,且速度场呈上、下两循环分布;搅拌强度对混合区速度、压力、气相体积浓度分布影响显著,对上升区和分离区影响相对较小;搅拌强度每增加50rpm,混合搅拌区速度大约增大0.03m/s,上升区大约增加0.01m/s,分离区大约增加0.001m/s,转子区负压大约增加400Pa,混合区气相体积分数大约减少0.01%~0.3%;模拟研究可为协同调控浮选机内流场特性和浮选技术指标提供参考依据。     

气动旋转射流风幕风速空间分布与控尘性能研究

摘要：为有效控制挖掘作业中由煤尘扩散引起的巷道内部环境污染,通过CFD软件数值模拟与相似实验平台相结合的方法,研究分析了气动旋转射流风速场的空间分布规律和控尘性能。研究结果表明：射流风速20-30 m/s时可形成稳定风幕;气相流场速度分布规律随射流风速的增大逐渐提高且风幕形成度越好,同时形成旋转的环状风速区域;射流风速随扩散距离沿流向迅速衰减,出口射流风速具有较高的衰减率规律,相似实验与数值模拟具有较好的相似度;最佳控尘射流风速为30m/s,测点1全尘浓度由433.9 mg/m3降至161.4 mg/m3,呼吸性粉尘由135.5 mg/m3降至55.3 mg/m3,测点2分别降至121.4mg/m3和30.3 mg/m3,气动旋转射流风幕单独用于控制掘进工作面的粉尘污染时,其控尘性能较低。     

300MW燃煤锅炉SCR脱硝系统导流装置的设计优化

为优化某300 MW亚临界燃煤锅炉SCR脱硝系统,基于FLUENT6.3软件,对系统烟道及反应器区域进行了模拟分析,结果表明:无导流装置下因烟道截面变化及弯头的偏转,反应器前烟道烟气流速不均,反应器入口烟气流速标准偏差Cv高达47.1%,氨氮混合较差,氨氮比最高值可达4.08;加装设计导流装置后,流场得到显著改善,系统内烟气流速和氨氮比标准偏差均下降到15%以内,各区域内氨氮比均控制在1左右,脱硝效率由66.48%提高至89.62%,系统压降由1 155.8 Pa降低到549.2 Pa,这使得SCR系统运行的经济性得以显著提高。此外,优化后系统在不同负荷下压降及速度偏差均满足运行要求,因而该方案适用于机组的变负荷运行。     

矿用气动瓦斯吹排风机的结构优化

气动瓦斯吹排风机是治理煤矿上隅角瓦斯的有效设备之一。对瓦斯吹排风机进行性能模拟,仿真叶轮叶片在不同安装角下的内部流场。通过压力分布图分布可知:安装角增大,叶片所受的升力随之增加,叶片前缘阻力因受到冲击能量损失增大,叶片后缘分离现象加剧。安装角较小时,二次流损失加大,导致风机的效率达不到最佳值。     

基于风幕集尘除尘系统的综掘面粉尘防治研究

基于风幕理论构建了风幕集尘除尘系统,在煤矿综掘面进行粉尘防治试验来验证风幕集尘除尘系统的实用性和合理性。研究表明,射流出口条缝宽度应在5~19 mm,射流出口风速应在9~19 m/s,射流装置方可形成有效风幕;加装风幕后,司机位置处呼吸性粉尘由55.3 mg/m~3下降到了4.2 mg/m~3,全尘浓度由160.6 mg/m~3下降到了18.3 mg/m~3,集尘除尘效果非常明显。     

多参数耦合条件下矿井火灾数值研究

为研究多参数影响条件下矿井火灾的发展规律,采用火灾模拟软件FDS考察了巷道发生火灾时,各参数变化对其通风的影响。结果表明：在火源功率由180 kW增大至1 800 kW时,巷道顶部温度值由45 ℃上升至200 ℃;在不同巷道倾角下的巷道顶部温度平均在75～80 ℃,说明巷道倾角对巷道顶部温度影响很小。随着巷道通风速度由0.5 m/s增大至3 m/s,巷道最大气流速度由4.60 m/s增大至5.15 m/s,上风向巷道速度分布均匀,不易产生回流,下风向巷道速度分布较杂乱,烟气分层被破坏。该研究成果对矿山防火有重要的实际意义。     

多参数耦合条件下矿井火灾数值研究

为研究多参数影响条件下矿井火灾的发展规律,采用火灾模拟软件FDS考察了巷道发生火灾时,各参数变化对其通风的影响。结果表明：在火源功率由180 kW增大至1 800 kW时,巷道顶部温度值由45℃上升至200℃;在不同巷道倾角下的巷道顶部温度平均在75-80℃,说明巷道倾角对巷道顶部温度影响很小。随着巷道通风速度由0.5 m/s增大至3 m/s,巷道最大气流速度由4.60 m/s增大至5.15 m/s,上风向巷道速度分布均匀,不易产生回流,下风向巷道速度分布较杂乱,烟气分层被破坏。该研究成果对矿山防火有重要的实际意义。     

垃圾与煤混烧烟气脱酸的模拟及实验

通过在喷雾干燥塔内加装均流装置优化垃圾与煤混烧的烟气净化塔结构,利用Fluent软件包,对加装均流装置的喷雾干燥塔的烟气脱酸过程进行数值模拟。结果表明：塔内烟气充满度更高,流场得到优化;垃圾与煤混烧比增大时,SO 2浓度减小,HCl浓度增加;SO 2、HCl的净化效率随均流装置开孔区域直径的增加而增加、随化学计量比的增加而增加,HCl的净化效率随化学计量比增加的趋势不如SO 2明显;SO 2、HCl的净化效率随着Ca(OH) 2浆滴粒径的增加,都是先升高,后降低。     

矿井多区域均衡通风优化方法及应用

针对兖矿集团兴隆庄煤矿通风系统复杂,东、西风井主通风机能力不足,局部巷道通风阻力大,采掘地点供风困难等问题,制定了矿井多区域通风系统优化方案。通过更换东风井主通风机、改造东风井风硐、维修西风井主通风机、巷道降阻工程等措施,使矿井总进风量由10 386 m3/min增大到14 413 m3/min,总阻力由1 823.9 Pa降低为1 417 Pa,有效改善了矿井通风状况,保障了矿井安全生产。     

脱硫塔烟气流场优化数值模拟

基于计算流体力学软件STAR-CCM+对喷淋塔内烟气流场进行了数值模拟。计算分析了净烟气出口位置、除雾器布置方式、加高塔体这三方面因素对塔内流场分布的影响,通过对流场及压降的模拟计算,得到优化净烟气出口布置、将除雾器由等高圆柱型改为台阶型、增大烟气入口与除雾器之间的距离,可使喷淋塔流场流动有所改善,烟气流场分布更加均匀。     

水力冲孔喷嘴几何参数对喷嘴内部流场的数值模拟研究

利用计算流体软件建立了水力冲孔喷嘴内部流场的三维数学模型。采用标准k-ε湍流模型模拟了喷嘴内部流场,并分析了喷嘴参数对流场速度分布影响。结果表明,喷嘴收缩角和长径比对喷嘴内部流场影响较大,但各参数都存在着最优值。计算结果与室内实验基本吻合,验证了喷嘴内部流场分布与射流煤层打击效果存在着内在联系。     

矿井压风管路气液分离装置优化设计

压风系统是矿井安全生产最主要的系统之一.为解决井下压风管路水堵以及排液噪声的问题,对某矿气水分离装置的工作原理及产生的振动噪声进行理论分析,设计带导流板的气液分离装置并给出相关的设计建议,运用FLUENT软件对改进前后装置排液时的内部流场进行数值模拟.分析结果显示,改进前的装置轴心流体湍流动能较大且发生多次突变,改进后...     

掘进机外喷雾负压二次降尘装置的研制与应用

为了有效喷雾沉降综掘工作面掘进机截割产尘,数值模拟确定了喷雾负压二次吸风装置吸风及内部风流场的运移规律,研制了可形成完全覆盖截割产尘的水雾幕及对截割臂周围粉尘有效吸入净化的新型掘进机外喷雾负压二次降尘装置,并对其性能进行了测定实验,结果表明:喷雾压力由2 MPa增大至8 MPa过程中,选用喷嘴在4 MPa压力时,喷雾场雾化角及距喷口1.5 m处雾滴群的索特平均直径D32分别为87.6°及56.295μm,综合雾化性能最优,新型装置的气液比先增大后减小,4 MPa时达到最大值1.269,因此,选定4 MPa为最佳喷雾压力;新型装置的现场试验结果表明:相对于原有方式,对全尘和呼尘的平均降尘率分别提高了19.4%和20.1%,其中,负压二次降尘分别提高了6.0%和6.5%。     

综放工作面采煤机喷雾控尘技术研究与应用

以羊场湾煤矿150201综放工作面为工程背景,通过对采煤机喷雾控尘风流场变化分析,建立了喷雾控尘数学模型,计算得出控尘喷雾角度及喷嘴数量,并结合采煤机结构,设计了适应该类条件的扇形雾幕控尘装置,实现了采煤机滚筒割煤扇形雾幕控尘,可有效解决割煤粉尘扩散污染问题;通过实验室测试及现场应用表明:扇形雾幕控尘装置在喷雾压力6～...     

综掘工作面压风气幕形成机理与阻尘效果分析

为了确定综掘工作面压风气幕形成机理与阻尘效果,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,分析了压风口与工作面不同距离时风流与粉尘流场运移规律,结果表明：压风气幕的形成主要由压风涡流风流场与工作面距离决定,若涡流风流场与工作面距离大于抽风口与工作面距离,可在压风口与抽风口间形成风流方向均指向工作面的压风气幕,压风口与工作面距离越大,涡流风流场与工作面距离越大,越利于形成压风气幕;数值模拟确定了50 mg/m3以上高浓度粉尘扩散距离随压风口与工作面距离变化的数学关系式;现场实测也显示,压风气幕阻尘效果明显,压风口距工作面30 m时,形成的压风气幕使距工作面10 m断面测点的粉尘浓度降至19.2 mg/m3,有效提高了除尘风机抽尘量,降低了现场粉尘浓度。     

XJM-KS型浮选机矿化器负压产生机理研究

浮选机矿化器是用于浮选矿浆预处理的重要设备,其性能的优劣直接影响到浮选机的工作效果。文章通过流体力学仿真软件FLUENT对XJM-KS型浮选机矿化器的内部流场进行数值仿真,重点研究了聚焦式喷嘴布置所带来的流场特征。模拟结果表明,高速的矿浆射流能够在混合室内产生-2.43×10Pa的负压区,从而吸入大量的空气,实现空气与矿浆的有效混合与预矿化,与传统的机械搅拌式矿浆预处理装置相比,该矿化器能够大幅度提高预矿化效果。     

综掘面尘源动态变化下粉尘场优化的风流调控研究

针对综掘面风流状态不能实时动态变化及粉尘源位置不断移动导致巷道粉尘聚集严重等问题,设计了风流调控下粉尘场模拟的正交试验方案,采用FLUENT软件模拟分析了尘源动态变化下风流调控参数对粉尘浓度分布影响规律,并运用极差分析法分析了风筒出风口口径、水平偏转角度、垂直偏转角度三个影响因素的显著性,确定了粉尘场优化分布的风流调控方案。对柠条塔矿S1212胶运巷道出风口距迎头5m和10m时的风流调控进行实际测试得出：回风侧行人呼吸带高度平均粉尘浓度分别降低33.4%和34.3%,掘进司机处粉尘浓度分别降低45.3%和40.4%,结果表明,根据实际需求建立出风口风流调控方案,对出风口风流状态进行调控可以优化粉尘场分布,降低粉尘浓度,改善通风环境。     

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。     

采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置研制与应用

为掌握采空区高瓦斯体积分数区域空间分布范围,自主研发了一种采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置,其主要由采气头、采气管、瓦斯流量监测装置、集气装置和瓦斯体积分数检测仪组成,可实现对采空区不同空间区域内瓦斯体积分数的三维实测,并成功将该装置运用于现场,对Y型通风靠近留巷侧采空区瓦斯空间分布进行了三维实测。现场实测结果表明:分段留巷Y型通风条件下,近留巷侧采空区在一定空间范围内出现瓦斯集聚现象,其空间范围为沿工作面倾斜方向距沿空留巷30~45 m,沿留巷延伸方向距工作面35~55 m,垂直煤层底板方向距煤层底板15~30 m,瓦斯体积分数最高处可达0.9%;不同工况条件下,近留巷侧采空区高瓦斯区域空间范围基本相同;近留巷侧采空区形成的高瓦斯集聚区域具有严重的瓦斯爆炸威胁,需采取有效措施加强对近留巷侧采空区高瓦斯集聚区域进行监测和治理。     

对旋轴流风机二级风机轴承易损的探讨

文章利用叶栅进口及出口速度三角形探讨了对旋轴流风机二级风机轴承较一级风机轴承易损的原因:运行时一级风机产生的负预旋容易使二级风机入口出现大冲角,导致出口出现二次流,使二级风机工作条件变坏。这些通过实验和流场数值模拟都得到了证实,并且提出了解决方案。