气举工作特性的实验与应用

研究了进气方式对气举提升性能的影响,通过改变气流喷嘴个数、喷射角度以及接气管布置方式来测试提升管出口端排液量、排沙量、沙颗粒浓度和提升效率.实验结果表明,进气方式的变化对气举提升性能有显著影响.当气量较低时,采用非对称布置喷嘴时其提升性能最好;当气流较高时,则需要采用对流体扰动较弱的进气方式以减小阻力损失,避免提升效率过低.实验还发现,气举的排液量、排沙量和举升效率都随着进气量的增加先增大后减小,即存在一个最佳气量值与之对应,但反应气举最佳工作特性的参数值几乎不能重合,因此要完全满足气举最优工况是很难实现的.另外,基于动量方程和能量方程建立了气举提升效率模型.     

局部弯曲对气举性能影响规律的试验研究

局部弯曲在实际应用中不可避免,因此有必要探讨含局部弯曲管道气举的提升特性。以气举中的核心部件提升管为研究对象,对弯曲位置和角度进行试验测试。结果表明:弯曲位置为主因,且90°弯管位于进气口上游时对气力提升性能影响最显著;在定浸没率下,不同结构提升管排水量峰值所对应的进气量在42~46 m3/h范围内略有差异;气液混合相流经局部弯管后,流型由弹状流转变为不利提升的环状流,从而影响提升能力。测试试验证实,弯曲管道压头损失和混合流体在弯曲区域的气液分层流动是气力提升效率下降的主要诱因。     

注高温过热水蒸汽条件下三轴受压无烟煤单裂缝渗流特性研究

为探究矿用浆料气力泵的各项输入参数对其效率产生的影响规律,基于流体力学知识,从静压力出发,分析了提升管内固体颗粒提升机理,研究了进气量、气体表观流速对气力提升系统提升固体性能的影响规律.研究表明,扬固量受到进气量的重要影响,进气量的大小着重改变提升管内的流型.进一步探究浆料浓度与气体表观流速的变化关系,浓度变化出现了极为明显的波动特征,过高或过低的流速均降低了气力提升性能.研究成果为矿物开采、浆料输送等工程应用提供了建设性意见.     

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。     

水下开采提升气举机电装置的特性及应用

介绍了水下开采提升用气举机电装置的工作原理, 对自激振荡脉冲射流破碎器的性能、气举提升特性和临界水流速度进行了分析, 并介绍了气举的应用情况。滨海砂矿开采和钻孔水力采矿的实际应用表明, 脉冲射流破碎器具有很强的水下破碎和搅拌能力, 大大提高了气举的工作性能, 气举机电装置简单、高效、具有较高的综合技术经济性能。     

管道局部弯曲对气力提升性能的影响

为揭示管道局部弯曲对气力提升性能的影响机理, 研究了不同进气量和浸入率条件下管道局部弯曲对流型、扬水量和提升效率的影响规律。实验结果表明: 局部弯曲对流型影响不大, 对扬水量和提升效率有显著影响。扬水量和提升效率都随进气量增加先增大后减小, 即存在最佳气量值与之对应; 当局部弯管位于气举头之上时, 扬水量及提升效率均大幅下降。     

钻孔水力开采用气力提升装置模型的建立及实验研究

气力提升装置由于其效率过低而致使相关优点得不到充分发挥,限制了其应用范围。为进一步提高其对固体颗粒输送的能力,通过改进传统气举的结构,采用喷射器式气举来提高气举的气力提升性能。基于伯努利方程获得了对气力提升装置管内各相运动描述的理论模型。实验结果表明：喷射器式气举与传统气举特性曲线变化规律基本一致,理论模型与实测结果对比,其相对误差在7%以内,理论值与实测值吻合较好,且前者对提升效果的增强作用整体优于后者,尤以在较高气量值下最为显著;在 γ=0.42和Q G =8.8 m 3 /h处,前者最大排沙量为后者的2倍。     

进气方式对气力提升效率的影响规律研究

为阐明进气方式增强气力提升作用的机理及过程, 以气力提升装置为研究对象, 研究了气孔分布方式对排沙量及提升效率的影响规律。结果表明: 相同浸入率下, 周向均布气孔方式较带中心孔的周向均布气孔方式排沙量和效率均上扬, 且各组对应差值均随气量值增加显著上升; 提升效率随气量值升高其变化关系大致呈M形, 即出现两峰值与之对应, 其中最高峰值所处位置与排沙量峰值对应点几近吻合; 任一进气方式下其无量纲实验散点近乎服从于同一分布函数, 并与理论模型吻合较好。研究成果为更好地理解和优化气力提升参数提供了重要的参考。     

三种典型进气方式对气力提升装置性能影响的试验研究

为研究不同进气方式对气力提升装置的影响，建立了一个类似采矿作业现场的试验场地，采用控制单一变量法，对不同进气方式、不同作业方式和不同下降深度的气力提升装置进行了排沙排固效率以及作业方式效率的相关对比。结果表明：在下降深度增加的过程中，轴向边缘进气方式和垂直中心进气方式在不同浸入率下有着不同的效率相等点，效率相等点所对应的下降深度数值也会随着浸入率的增加而增加，而在效率相等点之后，轴向边缘进气方式的气力提升装置效率会超过垂直中心进气方式的气力提升装置效率，占据优势地位。在扬水效率上，无论是何种浸入率下，垂直中心进气方式的效率一直占据效率优势地位。在作业方式中，下降方式的效率占据优势地位。进气速度的不同可改变提升管内流型，且聚泡状流型会使得效率随着沙层深度的增加而减小。     

影响气举效率主要因素的试验研究

对影响气举效率的主要因素作了简要的介绍，对气举的注气量与液固两相流流量和提升效率的变化规律进行了深入分析，找出了提升效率与沉入率的关系。     

管道气力提升系统运行性能研究

为分析提升系统运行性能的影响因素, 采用高30 m, 管径100 mm的提升管模拟系统进行了试验研究。通过调节浸没率、注气量和浆体输送浓度等参数进行分组测试, 得出了浆体输送流量、结核提升流量、扬矿效率与注气量之间的关系曲线, 总结了各参数变化时系统的运行规律。同时, 用试验结果验证了颗粒起动临界条件计算模型的合理性。     

基于风量特征的矿井通风系统阻变型单故障源诊断

将矿井发生巷道冒落变形、风门开关或者破损、风机性能下降、巷道延伸及报废、矿车运行、罐笼提升、煤仓放空等变化引起通风系统风量发生异常变化的现象称为阻变型故障,根据风量传感器感知的风量变化确定通风系统发生阻变型故障的网络拓扑位置及其等效风阻,对矿井通风安全智能化管理,提高通风系统的安全保障能力意义重大。通风网络具有较好的自适应性及鲁棒性,利用矿井通风仿真系统MVSS生成训练样本,分别构建了基于SVM的分类器和回归器对故障位置和等效风阻进行诊断。仅以风量为特征的通风系统SVM分类与回归问题是一个不适定问题,研究表明诊断的准确性与传感器的个数及布置位置的分散程度有关,与传感器所在巷道的网络拓扑灵敏度以及巷道风量大小无关。     

煤层气污染控制及其资源化利用的研讨

介绍了煤层气对大气的污染及温室效应，经计算，我国每年排放甲烷占全世界温室气 体排放量的５．９５％，利用煤的吸附性质可对煤层气进行抽放、净化和浓缩，同时指出ＰＳＡ技术在浓 缩净化煤层气方面存在的问题，建议为实现我国煤层气污染控制及资源化利用急需开展的研究工作。     

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。     

锰结核开采的气力提升参数研究

气力提升是大洋锰结核开采的主要扬矿方法之一。气力提升的工艺参数,如固,液两相的体积率,管道压力损失,注气深度,注气量,注气力,提升能力,提升浓度,提升效率和三相流型,对深海采矿气力提升系统的设计非常重要。