喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析

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万方数据第32卷第04期煤矿机械v01．32No．042011年04月CoalMineMa(．hinervApr．20ll喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析戚厚保。赵继云。徐展．张德生。王振兴(中国矿业大学机电工程学院。江苏徐州22lll6)摘要：喷雾除尘是目前应用广泛的矿井除尘方法。为深入研究入射水压对喷嘴内部流场和雾化效果的影响．利用nuent软件对一种常用的直射型喷嘴不同入射水压下内部流场进行了仿真，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影响，喷嘴入射压力越大．雾化效果越好。关键词：流场；喷嘴；nuent；两相流中图分类号：TD714文献标志码：A文章编号：1003—0794(2011)04一0092—03SimulationandAnalysisofSprayNozzleforDustRemovalQIH咖-bai，ZHAOJi—ylln，XUZhan，ZHANGDe峭heng。WANGZhen—xing(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering'ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou22ll16，China)Abst船ct：Sprayingdustremovalisthewidelyusedmethodofminedustremoval．Inordertofurtherstudytheincidentwaterpressureonthenozzlenowfieldandtheef．fectofatomizationefkct．Theintemalnowfieldofdrect—typenozzelunderdifkrentincidentwaterpressuresweresimulatedbvFLUENT，obtainingthedistributionofthepressurefleld，velocity6eldandliquidwaterinthenozzeLltispointedoutthatthehighertheincidentwaterpressure，thebetteratomizationefkct．KeywOrds：nowfield；nozzle；Fluent；two—phasenow0前言随着煤矿综采、综掘技术的迅猛发展．尤其是高效工作面和综放工作面的广泛应用．煤矿开采中产生的粉尘越来越多．不仅严重影响矿工的身体健康，而且煤尘还具有爆炸性。威胁煤矿安全生产。喷雾降尘是最为常用和有效的方法．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。其雾化能力直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．机理比较复杂．本文利用Fluent软件对一种喷雾除尘直射型喷嘴内部流场进行仿真．在已有的结构参数仿真基础上．分析入射水压对喷嘴内部流场和雾化效果的影响。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l所示。这些参数的合理配置对喷嘴的出口速度起着至关重要的作用．也直接影响着雾化效果。本文主要研究喷嘴入口压力对喷嘴内部流场和喷嘴雾化效果的影响。y图1喷嘴的结构示意图d．进口通径a．入口收缩角7．出口扩张角d。．喷嘴直径1．2喷嘴的数学模型(1)基本原理根据流体动力学．对连续射流．在喷嘴出口截面两点间应用伯努利方程．忽略两点之间的高度差可得出告+若2鲁+番c一，7l。2鳊y2。29n”7式中p。、p广喷嘴内外静压力；移。、勘厂喷嘴内外流体平均速度；y。、y厂喷嘴内外流体的密度。假设y。叫：叫，由式(1)通过推导可以得出一92一鲁㈤+去胁扣}[(“+争)誓№+G唧一yM+sdxiI叮kdxi砉(剐+鲁(脚)= 万方数据笙望堂篁坚塑堕茎堕尘墨垡堕堕亟塑堕壅墨坌堑=壁里堡：量!!!：!!盟!：坐去m+尝’等】+cn}(G“^)-印}城式中C。——由于平均速度梯度引起的湍动能；G．一由于浮力引起的湍动能；y一可压缩揣流脉动彰胀对总耗散半的影响潞流黏性系数u觚警本文直接选取nuenI软件推荐值c，卢l“，ck=】92．C卸99，m=l0，”Fl32cFD几何建模和网格划分喷嘴的几何结构套数如表l所不。。衰1喷嘴的几何结构参敦列裹————坐!!———一一—!!土————————世￡L—一260¨喷嘴内部结构为阿转轴对称结构．内部流场分市也为回转轴对称分布．所以首先在Fluenl前处理软件GaⅢb-l巾建立喷嘴流道二维物理模型，并进行阀格划分，网格单元采川Quad门■．以M8p方式进行划分．网格间距设为0l网格局部放大模型如罔2所乐，计算域边界设置如嘲3所永AB为第2相水压^射口．BC、cD、DE、EF、PC为同壁，CH为第1相空气脏力人口．HI、IJ为空气脏力m口．AJ为对称轴田3边界设置3仿真结果分析分别设置进口JKJJ为10MPd、15MPa，20MPa．埘喷嘴内部流场进行仿A得到进【|M山对雾化效粜的影响仿真躺m如冈4～网7所研从罔4、罔5中可吼霸H{．对r不问进u雎力．喷嘴内部及出口舯近流场压强分布以及第2I钉农的禽鲢分布情况基本·样枉距喷嘴ff{口约15m丌l处水被雾化．水在崩相中禽鲢骤然降低在距离喷嘴H{口约35ntm处．水被进一步雾化．水含量有小幅下降，由|萼I6可以锝“{喷嘴在小同压力下H1口速度的仿真值．}}I式(3)anl计算出喷嘴在水同压力下的{{j口速度的理论值．其比较如表2t孽一睢：9‰一日l}I1iB1■f。9”P4J}IjIo；，：U98*m¨V、．1f“t975十_0”；'，o、一197*_0”、J黧尽裟盏}r——、≮}，般础l、弋獭型：固6进口压力对嚷嘴内部藏塌逮鏖分布的影响l20Mn215、In'10Ⅵ陌衰2出口建度理论值与仿真值的№较一造n堕生世堕—一¨)一—jL—照一。Ii“《口月t口n”s’f4f"』"f：f神引⋯1j生Ⅸ协“*，⋯lⅢ’07l77，5，0l56从表2可以看H1．仿A优和理论值非常接近．说明数fll【模拟的结果是可信的阿7为10MPa15MPa、20MPa压力下流场水相含吊分水图从罔7町以打⋯．在20MPa的进口墙力F．水的分布撮发放．雾化敬果最好，d}⋯Mh{{J)J5川～“)2{】Mh圈7不同压力下水相台■分布i 万方数据第32卷第04期2011年04月煤矿机械CoalMineMachineryV01．32No．04ADr．20ll螺旋溜槽外螺旋角确定时存在问题的探讨董广起，蒋守勇，马明燕，李永斌(煤炭工业济南设计研究院有限公司．济南250031)摘要：主要论述了有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验．总结出了确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：螺旋溜槽外螺旋角：确定；问题；探讨中图分类号：TD52文献标志码：A文章编号：1003—0794(2011)04一0094—03DiscussionsonFirmforOutsideSpiralAngleofSDiralChuteBasePlateDoNGG岫呜一qi。JLANGShou—yo哩。MAMiIlg—y粕，LIYoIlg—biII(JinanDesignandResearchInstituteCo．，Ltd．，CoalIndustry，Jinan25003l，China)Abstract：Theproblemsabouttheoutsidespiralandeofspiralchutebaseplateexistedinrelatedref宅rencesarediscussed．Especially，the{-eedingspeedisdeteminedbytechnicgLlstaffandnotbytheorycalculation，themethodarepresentedtocomparewiththedomesticexamples．Thespeedreducerdischargeisnecessary，andtheanalysisispresented．Keywords：outsidespiralan西eofspiralchutebaseplate；疗瑚；problem；discussion1国内已成功投产运行的斜底板螺旋溜槽和斜底文献f11表20．4肥煤溜槽倾斜角，煤的水分>7％、粒板螺旋溜槽煤仓标准段外螺旋角简介度50mm．最小倾斜角按260+lo=270选取．底板斜角(1)煤炭工业济南设计研究院有限公司设计并妒=230。斜底板螺旋溜槽外直径D=3m，动摩擦系数户成功运行了山东省境内多例块煤仓内中央式八柱0．35，给料速度口4．2毗．具体计算过程和结果见文献斜底板螺旋溜槽。最早设计的是山东省汶上县境内[4】，改进前的标准段：当0f。=280，9=230，D=3m，的唐阳煤矿和义桥煤矿地面块煤仓内中央式八柱t，=5lll／s时，减速卸料段a¨=150，妒=230，取1块标准斜底版螺旋溜槽，煤质为气肥煤，粒度50。300mm。段与减速卸料段圆弧形过渡段，取3块减速卸料段设计的标准段外螺旋角a1—280，底板斜角妒=230，给斜底板，加在一起基本是螺旋节距的一半。改进后料速度(切向速度)秽=5IIl／s，由于给料速度偏大，标的标准段：当aI-270，p=230，D=3m，t，=4．2耐s时，减准段外螺旋角偏大，减速卸料段偏小等3种原因导速卸料段d¨=14。，妒=23。，取l块标准段与减速卸料致破碎率偏大．唐阳煤矿为了解决装车粒度超限的段圆弧形过渡段，取7块减速卸料段斜底板，加问题．又在仓口下加装了分级筛进行筛分。为了解在一起基本是一个螺旋节距。增加减速卸料段和适决破碎率高的问题．总结了国内成功投产运行的实当加大在螺旋节距中所占的比例，对减小煤块的破例。对标准段外螺旋角经理论计算后进行了改进提碎率是至关重要的。但文献川中没有提及这一方高。具体结构形式和尺寸见文献『51，即气、肥煤粒度法。50。300mm时，改进的标准段外螺旋角a1_270，按①改进后减速卸料段有关参数的计算‘◆·◆’◆-◆·●。◆-◆·●。◆·◆。◆-●。◆·◆·◆-◆-◆-◆-◆。◆(1)采用Fluent中的Eule胁模型对喷嘴射流¨1篥奕墨蠹纛纂箍竺篙要妻羔￡浅析ul辽宁硼技进行两相流分析，仿真计算结果与理论结果基本吻[2]杨国来同文会，刘肥，等．基于FLuENT的高压水射流喷嘴的流合：场仿真[J]．兰州理丁大学学报，2008(4)：49—52．(2)分别对loMPa、15MPa、20MPa进口压力下∞1篡李善羡鬻l雾il￡警雾灭火喷嘴的仿真及试嘲耵’机的喷嘴内部流场进行仿真，得到的结果显不20MPa[4]王福军．计算流体动力学分析[M]．北京：清华大学出版社，2004．压力下的雾化除尘效果最好：[5]王晓倩，张德生，赵继云，等．雾化喷嘴及其设计浅析[J]．煤矿机(3)由于射流出口速度和喷雾除尘效果是成正一象嚣窘‘昌嚣嚣污了而徐州_人。丽赢五：瓦蔽萌夏比的，因此通过数值模拟喷嘴内部流场获得最大出理论专些，研究方向为流体传动与控制，电子信箱：qih。uba0@12缸一一口速度的方法来研究喷嘴雾化除尘效果是可行的。责任编辑：于秀文收稿日期：20lo—11-02—04— 喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析作者：戚厚保，赵继云，徐展，张德生，王振兴，QIHou-bai，ZHAOJi-yun，XUZhan，ZHANGDe-sheng，WANGZhen-xing作者单位：中国矿业大学,机电工程学院,江苏,徐州,221116刊名：煤矿机械英文刊名：COALMINEMACHINERY年，卷(期)：2011,32(4)参考文献(5条)1.张大明;马云东矿井粉尘污染防治新技术浅析[期刊论文]-辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2009(09)2.杨国来;周文会;刘肥基于FLUENT的高压水射流喷嘴的流场仿真[期刊论文]-兰州理工大学学报2008(04)3.邓东;周华;杨华勇新型细水雾灭火喷嘴的仿真及试验[期刊论文]-机械工程学报2006(12)4.王福军计算流体动力学分析20045.王晓倩;张德生;赵继云雾化喷嘴及其设计浅析[期刊论文]-煤矿机械2008(05)本文读者也读过(10条)1.黎国保.曾子元.邓斌.LiGuobao.ZengZiyuan.DengBin一种空气雾化喷嘴的仿真研究[期刊论文]-舰船电子工程2011,31(5)2.倪德芬.林琼英.骆倩.NIDefen.LINQiongying.LUOQian调节阀在双流体雾化喷嘴控制上的应用[期刊论文]-工业仪表与自动化装置2011(2)3.李颖.王谦综合有效的气泡-喷雾除尘方法[期刊论文]-科学与财富2011(3)4.冉景煜.张力.蒲舸.辛明道.RANJing-yu.ZHANGLi.PUGe.XINMing-dao渐扩切向槽角度对低压燃油雾化喷嘴流动特性影响的数值研究[期刊论文]-中国电机工程学报2006,26(1)5.纪传东.李文才气化喷雾降尘器的应用[期刊论文]-能源技术与管理2008(3)6.戴林超.赵彩虹.刘桢.胡铁柱.DAILinchao.ZHAOCaihong.LIUZhen.HUTiezhu管道内瓦斯爆炸传播规律的数值模拟研究[期刊论文]-矿业工程研究2011,26(1)7.吴炳林两种简单实用的自动喷雾除尘技术[会议论文]-20078.闫开放.李转.康智勇.赵建安.李婷喷雾干燥器除尘系统研究设计及其运行管理[期刊论文]-陶瓷2011(1)9.彭耀林喷雾降温前景广阔——访"一种喷雾降温除尘系统"专利发明人韩军[期刊论文]-中国发明与专利2010(10)10.田中伟.左为恒.TIANZhongwei.ZUOWeiheng高炉出铁场除尘及Fluent应用研究[期刊论文]-工业安全与环保2011,37(2)本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_mkjx201104037.aspx