《喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析_戚厚保.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析_戚厚保.doc（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第32卷第04期喷雾除尘雾化喷嘴流场仿貞与分析一戚厚保等Vol.32No.(4第32松第(M期2011年 04月喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析肢厚保，赵维云，徐 展，张健生，王振兴(中IN矿业大学机电T.程学院.江苏徐州221116)摘要：喷雾除尘是目前应用广泛的矿井徐尘方法。为深入研究入射水压对喷嘴内部流场和 雾化效果的彩响，利用Fluent软件对一种常用的克射型喷嘴不同入射水压下内部流场进行了仿 此，得出了喷嘴内部的压力场和速度场的分布规律。指出了入射水压对喷嘴内部流场压力和速度 变化和液相水分布的够响，喷嘴入射压力越大，雾化效果越好。关键词：流场；喷嘴；Fluent；两相流中图分类号：T
2、D714文献标志码：A 文章编号：1003 -()794(2()11)04-()()92-03Simulation and Analysis of Spray Nozzle for Dust RemovalQl Hou-bai, ZHAO Ji-yun, XU Zhan, ZHANG I)e-sheng, WANG Zhen-xing(School of Mec hanical and Electric al Engineering, China I niversilv of Mining and Technology9 Xuzliou 221116. China) Abstract: Spr
3、aying dust removal is the widely used method of mine dust removal. In order to further study the incident water pressure on the nozzle flow field and the effect of atomization effect. Th巳 internal flow field of drect -type nozzel under different incident water pressures were simulated by FLUENT,obta
4、ining the distribution of the pressure field , velocity field and liquid water in the nozzrl.lt is pointed out that the higher the incident water pressurejhe better atomization effect.Key words: flow field： nozzle; Fluent ； two-phase flow 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.
5、 All rights reserved, 第32卷第04期喷雾除尘雾化喷嘴流场仿貞与分析一戚厚保等Vol.32No.(40前言随看煤矿综采、综掘技术的迅猛发展，尤其是 高效工作面和综放丁作面的广泛应用，煤矿开采中 产生的粉尘越來越名，不仅严朿彩响矿丁的身体健 康.而且煤尘还具冇爆炸性.威胁煤矿安全生产。喷 雾降尘是最为常用和冇效的方法，用于采煤机、支 架、掘进机等设备。喷嘴作为喷雾灭尘的基本元件. 其雾化能力1*(接决定了喷雾除尘的效果。喷雾喷嘴出口附近流场流常涉及气液两相混 合的介质射流，机理比絞复杂，本文利用Flurnt软 件对一种喷雾除卞比射熨喷嘴内部流场进行仿貞 在C有的结构参数仿贞
6、里础上，分析入射水压对喷 嘴内部流场和雾化效果的彩响1喷嘴的结构及喷射流动数学模型1.1 喷嘴的结构喷雾喷嘴的主要结构尺寸如图1所示。这些参 数的合理配牡对喷嘴的.*11 口速度起着至关朿耍的 作用也直接彬响着雾化效果。本文主要研究喷嘴 入I压力对喷嘴内部流场和喷嘴雾化效果的影响图1喷嘴的结构示意图d进口通栓a.入口收曙介y. HI U扩胀血 仇喷嘴嵐匕1.2喷嘴的数学模型(1) 本原理根据流体动力学对连续射流在喷嘴出I截 面IW点间应用们努利方程，忽略两点之间的高度是 可得出_也_十V2(1)yi2&722&式中p i /喷嘴内外静压力；门，喷嘴内外流体平均速度；y.、力喷嘴内外流体的密度
7、假设y =y2=y，由式(1 )通过推导可以得出/ 2gll(/|-/2)(2)1一(护由于P&P2,式(2)可简化为t； 2=44.7 Vp7(2)仿戊俠型的建立(3)喷嘴内的流场属于高湍流场湍流模型釆用标 准k-模型多相流模熨采用Eulerian模型。主相设 为空气，第2相设为水。标准&F模型的方程如下月L ( m+Gk+Gb-ps- Vm+Si 陶 crk dxj 92 存的+參a心式中 G由于平均速度梯度引起的湍动能;Gb由于浮力引起的湍动能；rM町斥缩湍流脉动膨胀对总耗散率的影 响。湍流黏性系数2.004071.75Z71.50+7I.25Z71.0UZ7 7.5HJ6 5.(Xh*
8、J6 2.5Ue4J6 U.00eUJ6_2.50e= 1.92, C. =0.99.尸 1.3。2 CFD几何建模和网格划分喷嘴的几何结构参数如表1所示。位 W/tnin图4进口压力对喷嘴内部涼场压力分布的影响1. 20 MPa 2. 15 MPa 3. 10 MPa/()y/()26045* 1喷瞰的几何结构参数列哀喷嘴内部结构为冋转轴对称结构，内部流场分 布也为冋转轴对称分布，所以首先在Flurnt前处理 软件Gambit中建立喷嘴流道二维物理模型,并进行 网格划分.网格单元采用QiiaMIri,以Mp方式进行 划分,网格间距设为0.1。网格局部放大模型如图2所 示。计算域边界设世如图3
9、所示,AB为第2相水压入 射口 ,BC、CD、DE、EF、FG为固壁,GH为第1相空气 压力入ri.Hi.ij为空气压力出口，AJ为对称轴图5进口压力对流场中液相水含分布的影响位!/nun2 2 111118 6 4 2 7?(从Z 8UZ 6Oe-H) 40402 2002UUtOl UUtOl UUiZ1020304050位 K/imnI. 20 MPa 2. 15 MPa 3. 10 MPa60图6进口压力对喷嘴内部流场速度分布的影响图2网格局部放大图3仿真结果分析分别设置进口压力为1() MPa J5 MPa,20 MPa, 对喷嘴内部流场进行仿贞，得到进【I压力对雾化效 果的影响。仿
10、戊结果如图4图7所示。从图4、图5中可以看出，对于不同进口压力， 喷嘴内部及出【I附近流场床强分布以及第2相水 的含駅分布悄况里本-样。在距喷嘴出约15 nun 处水被雾化，水在两相中含就骤然降低。在距离喷 嘴出丨哟35 mm处，水被进一步雾化，水含量有小 幅下降由图6可以得出喷嘴在不同压力下出口速 度的仿真值，由式(3)可以计算出喷嘴在不同压力 下的出口速度的理论伉,Jt比较如表2。1. 20 MPa 2. 15 MPa 3. 10 MPa*2出口速度理论值与仿真值的比较进口斥力/MPa101520出口速度理论值/m0141.35173.12199.91出口速度仿貝值/mJ140.07177
11、.35201.56从表2可以看出，仿氏值和理论值非常接近, 说明数值模拟的结果是可信的。(a)iO MPa图7(b)15 MPa 不同压力下水相(c)20 MPa r呈分布-93 图7为1() MPa、15 MPa.20 MPa压力下流场水 相含量分布图，从图7可以看出，在2U MPa的进口 压力下，水的分布最发散，雾化效果最好。 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 煤矿机械Coal Mine Machinery-第32空第M期2011年 04月ol.32No.04
12、Apr. 2011螺旋溜槽外螺旋角确定时存在问题的探讨茁广起，蒋守勇，马明藏，李永斌(煤炭匸业济南设H研究廃有限公司,济南250031)摘 要：主要论述了冇关文献对螺旋溜槽外螺旋角确定时存在的问题，特别提出用人为假设 给料速度为依据而不是用理论计算数值而造成的一些计算错误，并用国内已设计并成功投产运行 的实例经脸，总结出了碉定螺旋溜槽外螺旋角的方法 提出了增加减速卸料段的必要性并进行了 计算分析。关键词：螺我溜槽外螺旋角；确定；问题；探讨中图分类号：TD52 文献标志码：A 文章编号：1()03 -0794(2011)04 -(X)94 -()3Discussions on Firm for
13、Outside Spiral Angle of Spiral Chute Base PlateDONG Guang-ql f JIANG Shou-vongf MA Ming-yan, LI Yong-bln(Jiiian Design and Research Institute Co. Lt(l.9 Coal Industry Jinan 250031. China)Abstract: The problems about the outside spiral angle of spiral chute base plate existed in related references ar
14、e discussed Especially, the feeding speed is determined by technical staff and not l)v theory calculation, the method are presented to compare with the domestic examples. The speed reducer dischaige is necessary, and I lie analysis is presented.Key words： outside spiral angle of spiral chute base pl
15、ate; firm; problem: discussion 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 煤矿机械Coal Mine Machinery-第32空第M期2011年 04月ol.32No.04Apr. 20111国内已成功投产运行的斜底板螺旋溜槽和斜底 板螺旋溜槽煤仓标准段外螺旋角简介(1) 煤炭T.业济南设计研究院有限公司设计并 成功运行了山东省境内多例块煤仓内中央式八柱 斜底板螺旋溜槽 最早设汁的是山东省汶上县境内 的唐阳煤矿和义桥煤矿地面块煤仓内中央式八
16、柱 斜底版螺旋溜槽煤质为气肥煤，粒度50-30() mmv 设计的标准段外螺旋角5=28。,底板斜角 尸23。给 料速度(切向速度)r=5 m/s，由F给料速度備大,标 准段外螺旋角偏大，减速卸料段偏小等3种原因导 致破碎率偏大唐阳煤矿为了解决装车粒度超限的 问题乂在仓I下加装了分级筛进行筛分。为了解 决破碎率高的问题总结国内成功投产运行的实 文献111表20-4肥煤溜槽倾斜角，煤的水分7%、粒 度50 mm,最小倾斜角按26。+1。=27。选取，底板斜角 尸23。.斜底板螺旋溜槽外直径/=3 m.动摩擦系妒 035给料速度=42 m/仏具体计算过程和结果见文献4改进前的标准段:当, =28=
17、23,D =3 m,v=5 时，减速卸料段a】.产15。,卩=23。,取1块标准 段与减速卸料段圆弧形过渡段，取3块减速卸料段 斜底板，加在一起基本是螺旋节距的一半。改进后 的标准段：当m=27。产23。.0=3叫0=4.2 m/n时减 速卸料段8卢14。2=23。,取1块标准段与减速卸料 段圆弧形过渡段取7块减速卸料段斜底板加 在一起阜本是-个螺旋节距 增加减速卸料段和适 当加大在螺旋节距中所占的比例对滅小煤块的破 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 煤矿机械Co
18、al Mine Machinery-第32空第M期2011年 04月ol.32No.04Apr. 2011例对标准段外螺旋角经理论汁算后进行了改进提 碎率是至关帀要的。但文献1中没冇提及这方 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 煤矿机械Coal Mine Machinery-第32空第M期2011年 04月ol.32No.04Apr. 2011髙具体结构形式和尺寸见文献5即气、肥煤粒度 5()3()() mm时.改进的标准段外螺旋角ai=27%按4结语(1) 采用F
19、luent中的Eulerian模型对喷嘴射流 进行两相流分析.仿真计算结果与理论结果基本吻 合;(2) 分别对10 MPa J5 MPa.20 MPa进口压力下 的喷嘴内部流场进行仿戊，得到的结果显示20 MPa 乐力下的雾化除尘效果最好；(3) 由于射流出口速度和喷雾除尘效果是成正 比的.因此通过数值模拟喷嘴内部流场获得111大出 口速度的方法来研究喷嘴雾化除个效果是可行的。法。改进后减速卸料段有关参数的计算 参考文献：叮张大明幼止东.矿井粉尘污染防治新技术浅析J辽宇1.程技 术大学学报(口跆科学版).2009(9):22-242 杨国来.周文会刘肥等.廉干FLUENT的高压水射渝喷嘴的流
20、场仿JXJ.兰州理匸大学学按.2008(4):49-52.3 邓东周华杨华新9细水#讥火喷嘴的仿氏及试验卩机 械 I程学报.2006(12):122-126.4 上福军11算渝体动力学分析北京：清华大学出版IL2OO4.5上晓倩张徳生赵维止等雾化嗪嘴及找设计没析J煤旷机 械2008.29(5);15-17作者简介：戚口保(19X5- )江苏徐州人裁L研究生，机械设il及 理论&业研究方向为流体传动与控制电子信箱:qihoubnol26xom 责任编辑;于秀文 收稿日期：2010-11-02 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 煤矿机械Coal Mine Machinery-第32空第M期2011年 04月ol.32No.04Apr. 2011 94 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,