低阻文丘里振弦栅除尘系统内流场模拟研究

为探究除尘系统流场分布情况以及粉尘与液滴颗粒对除尘系统性能的影响，运用Fluent模拟研究气态单相流、气固两相流和气固液三相流的流场分布情况，分析除尘器在不同工况条件下压力与流场分布规律以及颗粒的运动情况。结果表明：除尘系统流场主要受除尘器结构的影响，受粉尘颗粒的影响较小；液滴颗粒的存在会提高系统的除尘效率；加入液滴颗粒后，粉尘运动凌乱度增强，与液滴碰撞作用加强，促进了细微粉尘的凝聚，但同时会影响除尘器流场稳定性，增加除尘系统阻力损失。     

对喷流除尘机理分析及数值模拟

针对高湿、高粘附性粉尘粘附性强、易于团聚的特性,应用对喷流技术进行除尘,能够解决其它干法除尘存在的“糊袋”、“板结”等问题。在分析对喷流除尘机理的基础上,应用FLUENT软件模拟了对喷流除尘器中粉尘颗粒的运动、沉积规律。模拟结果表明,对喷流除尘过程中,两股相向运动的含尘气流相互碰撞,使粉尘颗粒在撞击区来回振荡,形成高浓度区,从而增大了颗粒间团聚的机率,强化了粉尘的团聚效应,有助于提高除尘效率。     

深海采矿Y形输送管内颗粒流动状态研究

针对深海采矿输送试验过程中Y形管内流场复杂,存在矿石泄露风险等问题,对不同输送工况下Y形管内的连续相流场和颗粒场进行了分析。应用CFD-DEM方法,对Y形管的清水工况和两相流工况进行数值模拟计算,得到了管内的压力分布、单颗粒运动特性和颗粒群运动特性。对比分析了颗粒群对压力分布的影响规律。结果表明,Y形管内的压力分布受到弯管曲率和入口流量分配的影响;单颗粒在弯管内贴壁面流动,且因受到上升流的作用而向上偏移,当上升流的流速较低时,颗粒会撞击底部管道壁面;颗粒群输送过程中,当上升流流速不足时,颗粒将通过底部管道流失,颗粒流的存在导致Y形管内的低压旋涡区强度和尺度均减小。     

多种颗粒尺寸旋风除尘器的数值模拟

旋风除尘器具有分离效率高、设备体积小等特点,对特定尺寸的旋风除尘器进行了建模,并对去除混入到空气中的微小颗粒进行了仿真分析。结果表明:最佳的旋风除尘器运行空气及颗粒入口速度在15 m/s,此时收集效率最高为88.89%;旋风除尘器运行空气及颗粒入口速度低于15 m/s时,速度越低,颗粒收集效率越低;旋风除尘器运行空气及颗粒入口速度高于15 m/s时,更多的小颗粒悬浮在除尘器中,颗粒收集效率略有下降;旋风除尘器运行空气及颗粒入口速度越高,压力损失越大,能耗越高。     

湿式除尘器中相似理论的研究

本文描述通风除尘器中气固两相流动的运动规律，导出了湿式除尘器分级效率的计算公式；确定了湿式除尘器中只要满足斯托克斯数Ｓｅｋ、颗粒雷诺数Ｒｅｓ、惯性碰撞参数Ｋｐ、液滴斯托克斯Ｓｔ等相似准则数，以及几何条件和单值条件相似，才能正确反映气流运动的实际情况，保证同类型湿式除尘器中具有相同的阻力和分级效率计算公式，并通过实验证实了其相似理论的正确性。     

流膜磁分离技术中颗粒的运动特性研究

针对我国贫、细、杂特征的铁矿资源开发的流膜磁分离技术,能有效地提高难选复杂铁矿物的铁回收率。本文描述了颗粒在流膜矿浆分选中的运动过程,分析了流膜颗粒在分选过程中的运动状态与运动规律,有助于掌握和应用流膜磁分离技术。     

重力沉降法测定流体中颗粒运动阻力系数及其验证

基于固体颗粒沉降原理, 结合Verlet速度算法设计了颗粒在流体中运动阻力系数的测量装置, 完成了聚钨酸钠溶液和合成油SAE5W-40两种流体阻力的测量。最后采用Brookfield DV-Ⅱ黏度计对测量结果进行了比较。结果表明: 单个球形颗粒在两种流体中做自由沉降运动且介质绕流球体的流态为层流时, 两种测试方法得出的颗粒运动阻力与颗粒直径的变化规律一致, 在29 ℃时, 两种方法测得合成油和聚钨酸钠溶液中颗粒的运动阻力系数平均误差分别为9.44%和3.43%。     

基于撞击流调控的煤泥水混合过程强化研究

煤泥水中一般含有大量高分散性悬浮颗粒，固液分离难度大。通过调控湍流来强化流体混合和颗粒碰撞是实现固液分离的有效途径。颗粒碰撞絮凝大多发生在湍流环境中，细微颗粒的运动受湍流最小涡尺度影响较大。研究借助撞击流对湍流涡进行调控以强化两种不同密度悬浮液混合及悬浮液中细微颗粒的碰撞。利用两种不同的解算模型对混料桶中悬浮液混合状况及颗粒的分布进行了三维仿真，进入混料桶的水相被视为连续相，固体颗粒被视为连续相（悬浮液）或二次离散相（颗粒），分析了不同入料密度下不同流速比对混料桶内湍流特征参数及颗粒分布的影响。结果表明：相互垂直碰撞的射流形成的撞击流可诱导产生发卡涡、展向涡和轴向涡等湍流宏观涡。颗粒在湍流宏观涡中移动的速度顺序为：大粒度大密度>大粒度小密度>小粒度大密度>小粒度小密度。涡-涡之间、涡-主流之间的交互作用显著提高湍流动能、降低涡尺度，最终形成的最小尺度涡有利于颗粒聚集碰撞；混料桶内流场中产生的最小涡尺度主要以小于平均最小涡尺度的涡为主。上-侧入料流速比vup∶vside从1.258∶1.87增大至1.882∶1.258，最小涡尺度呈现增大趋势，与入料密度无关。当流速比相...     

探究喷雾除尘方式及粉尘粒径分布规律的数值模拟研究

为研究喷雾除尘方式及粉尘粒径分布规律,利用CFD模拟分析除尘器内部粉尘颗粒扩散规律,对其降尘效果进行仿真模拟研究。该设备喷雾所利用的水可循环,无需人工持续供水,且箱体底部增加海绵垫吸收雾滴和粉尘,多余的水经由排水口排出,进水口吸入继续循环工作,环保绿色可持续。结果表明:喷射源设置3处,其中喷射源在①(x=0.3,y=0,z=0.8)、②(x=0,y=0,z=0.8)和③(x=-0.3,y=0,z=0.8)位置处时,风流受到一定阻碍作用,使得前中部粉尘较难继续向除尘器后部扩散,进而形成绕流,致使粉尘颗粒的运动轨迹发生较大偏移,除尘器后半段粉尘浓度偏低,约为0.0008kg/m3;对除尘器出口面设置trap捕捉粉尘颗粒,分析粉尘粒径分布,表明除尘器可以有效降低粉尘浓度,达到理想的除尘效果。     

基于DPM-CFD的旋风除尘器内部流场数值分析

采用离散相模型对旋风除尘器内部气固两相流场的分布特性进行数值模拟分析。模拟结果表明:粉尘颗粒的运动具有很强的随机性,上尘环和局部涡流始终存在,在除尘器圆筒壁面和中心管之间的区域以及中心管底部下方的区域都形成了环形的纵向涡流,中心管底部下方区域和中心管的进口区域湍动能和湍动能耗散率最大,中心管长度是影响旋风除尘器内部流场的一个重要参数。此外,对中心管的长度做了最优化设计,为旋风除尘器的结构优化设计和重点研究方向提供了借鉴和依据。     

煤矿风井排风口除尘装置除尘效率的数值模拟

在某矿风井排风口安装了惯性重力除尘装置,安装该装置后,周围的环境得到大大的改善.运用数值模拟的方法计算该除尘装置的除尘效率.结果表明:该惯性重力除尘器的导风口处,从上至下气流速度逐渐减小,增加最下部导风口的面积,可以增大对小粒径颗粒的捕集量;在该惯性重力除尘器中,颗粒浓度最大的地方是在扩散塔外圆弧面附近,在紧连外圆弧面一侧的导流叶片中,最低的导流叶片出口处,颗粒的浓度很大;随着颗粒粒径的增加,惯性重力除尘器的除尘效率显著增加,对于120μm以下的颗粒,该除尘装置的除尘效率低于50%.     

煤矸石电厂除尘系统改造设计

以演马电厂的除尘系统改造为例,提出了以电除尘器代替原有的水膜除尘器的改遣方案,通过计算,确定电除尘器的相关系数。     

移动式矿用湿式振弦旋流除尘器的机理分析及实验研究

基于传统湿式除尘器在矿山井下应用中存在的除尘效率较低、阻力大等问题，研发了一种适合矿山井下使用的移动式矿用湿式振弦旋流除尘器。介绍了该除尘装置的结构、工作原理和除尘机理，并对该除尘装置的除尘效率和阻力特性进行了实验研究。除尘机理分析表明：该除尘器有机地利用了喷雾降尘理论、振弦栅捕尘理论与旋流除尘理论，借助水雾、水滴、水膜、旋流4级除尘技术，使雾滴与含尘气流接触面积大、接触时间长、捕尘效率高。试验研究表明：综合考虑除尘效率和阻力因素，该除尘器运行时的最佳风速为10～12 m/s，对总粉尘的除尘效率大于98%，对呼吸性粉尘的除尘效率大于96%，阻力小于700 Pa，在矿山井下除尘系统具有广泛的应用前景。     

Experimental study and numerical simulation of gas/particle flow in tunneling of mine

Respiration particles can be collected into a dust catcher by an inside inhaling and outside pressing particle collector. The work environment of the grab operator in tunneling mining was improved when a dust catcher is placed before the working face of the grab operator. The particle movement was affected by the gas flow. The flow field inside and outside the dust collector was simulated. The effect of the operating parameter was analyzed. The numerical results show a good approach to predict the gas flow and particle distribution in the inside and outside of the particle collector. Supported by National Key Basic Research and Development Scheme(2005CB221500); the Introduction of Talent Fund of Henan Polytechnic University(648201)     

新型矿用除尘器的研究

介绍了KCS-250型矿用湿式过滤旋流除尘器的主要结构、性能,论述了该除尘器的技术创新点,性能检验结果表明该除尘器工作阻力1 449 Pa,总粉尘除尘效率99.03%,呼吸性粉尘除尘效率90.06%。现场使用后综掘工作面总粉尘降尘效率达91.27%,采煤工作面回风巷总粉尘降尘效率达到90.74%,呼吸性粉尘的降尘效率达到了88.15%。     

小型振动式滤筒除尘器结构设计

讨论了振动式滤筒除尘器工作基本原理,对除尘器进行了结构设计,主要包括:机组框架设计、箱体面板设计、滤筒的选型、振动清灰机构的设计、风机及电机的理论计算及选型、集尘抽屉设计和控制保护系统的设计等,其中重点计算了风机的重要参数即风机全压,为风机的选型提供了依据。     

矿用气动湿式孔口除尘器的研发及应用

针对煤矿井下干式钻孔粉尘污染问题,研究了集本质安全、轻便、小型于一体的新型矿用气动湿式孔口除尘器。在对影响除尘效果的主要因素进行试验分析研究的基础上,对关键动力元件,即空气引射器进行了系统深入的研究,并对除尘器的主要性能进行实验室和工业性试验,试验结果表明：该除尘器总粉尘除尘效率分别达99.1%和98.6%,呼吸性粉尘除尘效率分别达94.1%和93.2%,有效保障了矿井安全生产。     

电荷感应法粉尘浓度检测技术

为了避免目前粉尘浓度传感器管路易堵塞、维护较频繁的问题,根据煤矿粉尘的电荷性提出电荷感应法粉尘浓度检测技术。建立了棒状电极与粉尘颗粒间的电荷感应数学模型,推导了棒状电极电荷感应空间灵敏度,并分析了其感应空间灵敏度的分布特性;通过对单一粉尘颗粒和粉尘云感应信号的研究,证明了动态的带电颗粒可感应出交变信号,带电颗粒距电极越近感应信号的波动性越大,且电极周围的粉尘浓度与感应所得信号的波动性呈正相关关系。通过实验分析波动信号各个特征值与粉尘浓度间的关系,确定了波动信号的标准偏差与粉尘浓度整体具有较好的线性度。最后通过实验证明电荷感应法粉尘浓度检测技术具有较好的重复性,且检测误差低于10%。     

煤层钻孔孔口除尘装置的设计与实验研究

针对煤矿瓦斯抽放干式钻孔施工过程中产生大量粉尘的问题,提出利用射流泵技术除尘的新思路,即运用有压水流从喷嘴以一定速度喷出引起负压场卷吸煤尘进入除尘器,并与水流混合后排出,进而达到除尘效果。为使除尘效果最优,研究了孔口除尘器的结构组成和工作原理,并设计了水射流除尘器的结构和尺寸;运用均匀设计法对影响水射流除尘器吸气量的相关参数进行研究,实验优化了水射流除尘器的运行参数和结构参数。通过模拟煤矿瓦斯抽放钻孔施工现场打钻情况对孔口除尘装置的除尘效率进行实验,结果表明,孔口除尘装置除尘效率达到95%以上,能够显著降低煤矿干式钻孔过程中产生的粉尘污染。