【摘 要】
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粉尘不仅具有爆炸性,同时也是引起尘肺病最主要的原因。目前,我国主要采用喷雾降尘技术对粉尘进行控制,并取得一定成果,但多数工作场所粉尘浓度依旧相当高。为提升工作环境质量,降低事故发生概率,保障井下工作人员的生命健康,使用马尔文喷雾粒度分析仪、PIV图像采集和处理设备、LS 13320等仪器和正交分析方法,从宏观及微观两研究角度出发,分析了影响雾化效果的关键因素,了解各影响因素与雾化参数的关系。再对上
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粉尘不仅具有爆炸性,同时也是引起尘肺病最主要的原因。目前,我国主要采用喷雾降尘技术对粉尘进行控制,并取得一定成果,但多数工作场所粉尘浓度依旧相当高。为提升工作环境质量,降低事故发生概率,保障井下工作人员的生命健康,使用马尔文喷雾粒度分析仪、PIV图像采集和处理设备、LS 13320等仪器和正交分析方法,从宏观及微观两研究角度出发,分析了影响雾化效果的关键因素,了解各影响因素与雾化参数的关系。再对上述研究结果进行综合评价分析,选出较优的工况组合,最后将选出的工况组合应用到喷雾降尘中,探讨其与降尘效率的联系,并与传统压力式喷嘴降尘效果进行了比较研究。基于对流体动力式超声波喷嘴的理论研究,利用并改进了雾化及降尘实验平台,采用正交设计研究方法进行了雾化特性实验,确立了该喷嘴的雾化效果指标。通过宏观特性实验得出了雾场直线射程、雾化角及流量与气压、水压和孔径三因素的关系。固定气压时,随着水压的增加,喷嘴水流量和雾化角不断增大,气流量及射程不断减小,在相同进水压力下,雾化角随着喷嘴直径的增大逐渐变大;固定水压时,喷嘴水流量及雾化角都随气压的增大逐渐减小,而气流量及射程都逐渐增大。通过液滴动力学参数实验得出了进气压力增大,雾滴直径都逐渐变小,而液滴数量密度先缓慢增加再迅速增大;雾滴直径随水压的上升都逐渐减小,且中位径增长幅度趋缓,液滴数量密度不断减小。喷嘴直径逐渐增大,雾滴索太尔平均径总体较平缓,但液滴数量密度及其中位径变化较为复杂。雾滴浓度随三个因素的逐渐增加都呈现先增大后减小的变化过程。水平方向上,描述雾滴直径的中位径和索太尔平均径随着距喷嘴出口距离的增加而逐渐增大;雾滴浓度与水平距离的关系呈反相关,且随着距离的增加基本上为线性关系。中心点位置的雾滴粒径直径最小,雾滴浓度最高,同时在两侧对称位置对比上都是水平线上侧区域的雾滴粒径偏小,且雾滴浓度明显偏大。进气压力与雾滴速度呈正相关,喷嘴进水压力及其直径的逐渐增加,雾滴速度不断降低;雾场中液滴速度最大区域一般集中在喷嘴水平线位置,且在水平方向上,雾滴速度表现为先增大后减小。垂直断面中,水平线以上区域雾滴速度普遍小于对称点位置。对比于传统压力喷嘴喷雾降尘效果,该超声波喷嘴在雾化效果、全尘及呼吸性粉尘降尘效率方面优势明显。同种工况下,整体性能最优的为直径1.5 mm的超声波喷嘴,其次为1.0 mm喷嘴,2.0 mm喷嘴最差;三个直径喷嘴在各工况下对全尘和呼吸性粉尘降尘效果呈现先增后减再增长的变化规律,其中在工况为(0.4,0.4)时降尘效果最好。因此,建议在实际应用中选择直径为1.5 mm喷嘴与压力(0.4,0.4)的组合最优。
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