浅论除尘矿用湿式多通道轴向离心除尘装置

论文导读：
摘要：随着煤矿开采机械化水平的不断提升，煤矿粉尘不足越来越突出，掘进工作面、采煤工作面大量的粉尘严重危害了工人的身体健康，影响了煤矿的安全生产。煤矿粉尘治理是一个重要的课题。实践表明，采取除尘器与通风机相结合就地除尘能获得很好的除尘效果。根据我国煤矿生产的实际，设计了一种矿用湿式多通道轴向离心除尘装置，该除尘装置由三部分构成：风机、旋流除尘段和折流板脱水段。本论文主要探讨旋流除尘段的结构参数，风机和折流板脱水器的优化。旋流除尘段的结构参数包括旋流除尘段的长度L、外壳半径R、内芯体半径r、螺旋通道个数n和单个螺旋通道的轴向长度a5个参数。由于掘进工作面空间的限制，旋流除尘段的长度宜L≤1.5m，外壳半径r≤0.4m。通过论述计算，探讨了旋流除尘段的结构参数对旋流除尘段除尘效率和压力损失的影响。结果表明：（1）随着螺旋通道个数n的增加（其他结构参数保持不变），旋流除尘段的除尘效率减小，其压力损失也减小。（2）随着内芯体半径r的增加（其他结构参数保持不变），旋流除尘段的除尘效率增加，其压力损失也增加。（3）随着单个螺旋通道轴向长度a的增加（其他结构参数保持不变），旋流除尘段的除尘效率减小，其压力损失也减小。根据工程实际，旋流除尘段的处理风量取为400m3/min。螺旋通道的个数n取为1个、2个、3个、4个四种情况，内芯体半径r取为0.06m、0.08m、0.1m、0.12m、0.14m，单个螺旋通道的轴向长度a任意变化，一共设计了66个不同的旋流除尘段模型。采取FLUENT软件中的DPM模型和Reapzablek–ε湍流模型对66个不同的旋流除尘段模型进行数值计算，得到了旋流除尘段除尘效率和压力损失与旋流除尘段结构参数的变化规律，选出了旋流除尘段的最佳模型。针对最佳模型，采取数值模拟的策略得出了最佳的喷雾液滴直径。旋流除尘段除尘效率和压力损失与旋流除尘段结构参数的变化规律如下：（1）当只有内芯体半径变化时，随着内芯体半径r以0.06m增大到0.14m，旋流除尘段的全尘除尘效率和呼吸性粉尘除尘效率均逐渐增大，旋流除尘段的压力损失也逐渐增大。与论述计算一致。（2）当只有单个螺旋通道的轴向长度a变化时，随着单个螺旋通道的轴向长度a的不断增大，旋流除尘段的全尘除尘效率和呼吸性粉尘除尘效率均逐渐减小，旋流除尘段的压力损失也逐渐减小。与论述计算一致。（3）当只有螺旋通道个数n变化时，随着螺旋通道个数的增加，旋流除尘段模型的全尘除尘效率与呼吸性粉尘除尘效率都逐渐减小，旋流除尘段模型的压力损失也逐渐减小。与论述计算一致。（4）旋流除尘段的最佳模型为：外壳半径为0.4m，旋流除尘段长度为1.5m，螺旋通道个数取为4，内芯体半径r为0.1m，单个螺旋通道的轴向长度为0.1m＜a＜0.28m。本论文把单个螺旋通道的轴向长度a取为0.22m。对于最佳旋流除尘段模型，喷嘴喷出的最佳液滴直径范围是10～20μm。矿用湿式多通道轴向离心除尘装置的折流板脱水段，选择P形折流板。根据风量和压力损失选择风机为FBD№6.0/2×15通风机。通过论述计算和数值模拟的策略，本论文设计了一种新型矿用湿式多通道轴向离心除尘装置，对该除尘装置的三个组成部分都有详尽的参数。矿用湿式多通道轴向离心除尘装置为我国矿井除尘装备的开发提供参考和指导作用。关键词：数值模拟论文离心分离论文除尘装置论文矿井除尘论文轴向多通道螺旋脱水器论文
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ABSTRACT7-11
第一章 绪论11-19

1.1 不足的提出及其背景11

1.2 探讨的作用11

1.3 煤矿井下除尘器技术近况11-16

1.3.1 煤矿粉尘探讨概述11-13

1.3.2 煤矿井下除尘装置的探讨近况13-15

1.3.3 采取数值模拟策略探讨除尘器的近况15-16

1.4 论文的主要探讨内容16-17

1.5 探讨策略17-19

第二章 矿用湿式多通道轴向离心除尘论述浅析19-31

2.1 矿用湿式多通道轴向离心除尘装置的结构及除尘原理19-21

2.2 除尘装置旋流除尘段的论述浅析21-29

2.2.1 除尘装置旋流除尘段的结构参数21-2论文导读：的选择85-865.4水槽内液面高度的确定86-885.5本章小结88-89第六章结论与展望89-916.1主要结论89-906.2革新点906.3展望90-91参考文献91-95致谢95-97作者在攻读硕士学位期间的学术成果97-98详细摘要98-107上一页12
2

2.2 除尘装置旋流除尘段论述浅析22-29

2.3 本章小结29-31

第三章 旋流除尘段数值模拟及结果浅析31-65

3.1 数值模拟计算模型的选择31-36

3.

1.1 湍流模型的选择31-32

3.

1.2 气固两相流模型的选择32

3.

1.3 气相流动数学模型32-34

3.

1.4 颗粒相流动数学模型34-36

3.2 几何模型的建立及边界条件的设置36-42
3.

2.1 旋流除尘段的几何模型及网格划分36-40

3.

2.2 计算模型的选择及边界条件的设置40-42

3.3 旋流除尘段数值模拟结果及其浅析42-64

3.1 内芯体半径 r 对旋流除尘段性能参数的影响45-52

3.2 螺旋通道轴向长度 a 对旋流除尘段性能参数的影响52-58

3.3 螺旋通道个数 n 对旋流除尘段性能参数的影响58-64

3.4 本章小结64-65

第四章 旋流除尘段的优化65-83

4.1 旋流除尘段的最佳尺寸65-78

4.2 最佳喷雾液滴粒径78-80

4.3 本章小结80-83

第五章 矿用湿式多通道轴向离心除尘装置结构83-89

5.1 旋流除尘段的性能参数83

5.2 折板脱水器的选择83-85

5.3 风机的选择85-86

5.4 水槽内液面高度的确定86-88

5.5 本章小结88-89

第六章 结论与展望89-91

6.1 主要结论89-90

6.2 革新点90

6.3 展望90-91

参考文献91-95
致谢95-97
作者在攻读硕士学位期间的学术成果97-98
详细摘要98-107