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高压喷雾在炮采工作面应用研究

作　者: 陈海安
导　师: 周新建
学　校: 西安科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 降尘高压喷雾炮采工作面降尘效率
分类号: TD714.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

井下粉尘对人体有严重的危害,对正常生产存在巨大的威胁。炮采工作面的产尘非常集中,粉尘浓度是其他工作面的3～5倍。随着煤矿绿色安全生产理念的提出,如何提高炮采工作面粉尘的降尘率是煤矿企业急需解决的重要课题。本文首先分析了炮采工作面产尘机理及水喷雾降尘存在的问题,提出了炮采工作面高压水喷雾除尘的设想。通过对高压喷雾射流的破碎、降尘机理、单颗水滴捕尘效率和雾流特性的理论分析和研究,得出了粉尘在水滴附近运动方程的一种解析解,并在此基础上建立了单体雾粒捕集粉尘效率的数学模型。该模型显示:影响雾粒捕集粉尘的两个主要因素是雾粒的粒度和雾粒相对于空气气流的速度,这二者与水射流的压力和喷嘴结构有关。其次,研究了水的特性、喷嘴参数以及系统参数等因素对雾化效果的影响和雾流特性对降尘效果的影响,研究表明:喷嘴的布置方式和位置以及放炮前后的喷雾时间影响雾流的降尘效果。为了得到放炮前后最佳的喷雾时间,根据无返回力矩擒纵机构控制原理,提出无返回力矩擒纵机构在给定周期条件下的设计准则,设计一种新型定时控制阀,该阀能比较准确地控制喷雾的开停时间。最后,在对影响喷雾降尘效果因素研究的基础上,设计了炮采工作面高压喷雾除尘系统,分析表明,该系统设计合理,降尘效果显著,具有很高的推广价值。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-16
  1.1 煤矿降尘的工业背景分析  7-13
    1.1.1 煤尘的危害性分析  8-10
    1.1.2 喷雾降尘研究现状  10-12
    1.1.3 矿尘治理方法和发展方向  12-13
  1.2 炮采工作面高压喷雾降尘  13-15
    1.2.1 炮采工作面产尘机理分析  13
    1.2.2 炮采工作面高压降尘存在的问题  13-14
    1.2.3 解决炮采工作面高压降尘存在的问题的意义  14
    1.2.4 炮采工作面高压喷雾降尘的提出  14-15
  1.3 本课题的主要研究目标和内容  15
  1.4 本章小结  15-16
2 高压喷雾在炮采工作面降尘应用的理论分析  16-33
  2.1 高压喷雾降尘的机理  16-26
    2.1.1 水射流的雾化  16-18
    2.1.2 高压喷雾捕尘机理概述  18
    2.1.3 粉尘绕雾粒运动分析  18-22
    2.1.4 雾粒捕集粉尘效率分析  22-26
  2.2 高压射流特性分析  26-31
    2.2.1 高压连续射流的结构和形式  26-27
    2.2.2 雾流中雾粒的粒度与分散性  27-29
    2.2.3 高压水射流的几何特性  29-30
    2.2.4 雾粒的带电效应  30-31
  2.3 本章小结  31-33
3 影响喷雾降尘效果的因素分析  33-41
  3.1 水的特性对喷雾降尘效果的影响  33-34
    3.1.1 水中杂质对喷雾系统的影响  33
    3.1.2 水的物理特性对水射流雾化的影响  33-34
    3.1.3 湿润剂对喷雾效果的影响  34
  3.2 喷嘴对喷雾性能的影响  34-36
    3.2.1 喷嘴选型对雾化效果的影响  34-35
    3.2.2 喷嘴参数对喷雾性能的影响  35-36
  3.3 喷雾系统参数的合理匹配对雾化效果的影响  36-38
    3.3.1 喷雾压力对雾化效果的影响  36
    3.3.2 喷雾流量对雾化效果的影响  36-37
    3.3.3 喷嘴直径、压力与雾滴直径的匹配关系  37-38
  3.4 雾流特性对降尘效果的影响  38-40
    3.4.1 高压喷雾雾流的形式及尺寸与降尘效率的关系  38
    3.4.2 雾流中的雾粒粒度分布对降尘效率的影响  38-39
    3.4.3 雾粒在雾流中运动的平均速度对降尘效率的影响  39
    3.4.4 喷雾雾粒的带电性对降尘的影响  39-40
    3.4.5 喷雾系统布置和喷雾时机对降尘效果的影响  40
  3.5 本章小结  40-41
4 炮采工作面高压喷雾降尘系统设计  41-53
  4.1 降尘系统技术设备选型  41-47
    4.1.1 喷嘴的选型  41-44
    4.1.2 喷雾泵和过滤器组的选型  44-46
    4.1.3 湿润剂添加方法和装置  46-47
  4.2 喷嘴在悬移支架上的布置  47-51
    4.2.1 ZH1600/16/24Z 整体顶梁组合悬移炮采液压支架简介  47-48
    4.2.2 布置喷嘴  48-51
    4.2.3 定时换向阀的使用  51
  4.3 本章小结  51-53
5 定时换向阀设计  53-60
  5.1 定时换向阀工作原理和主要结构  53-54
    5.1.1 阀体主要结构  53-54
    5.1.2 工作原理  54
  5.2 换向阀设计计算  54-58
    5.2.1 阀芯受力分析及凸轮转矩  54-55
    5.2.2 擒纵机构的战术力矩  55-56
    5.2.3 Crossley 公式  56
    5.2.4 接触力矩的计算  56-57
    5.2.5 设计准则  57-58
  5.3 小结  58-60
6 结论  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
附录  65

高压喷雾在炮采工作面应用研究

内容摘要

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