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综采工作面高效喷雾降尘技术研究

作　者: 李高峰
导　师: 马胜利
学　校: 西安科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 综采面降尘效率自动喷雾
分类号: TD714.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 191次
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内容摘要

随着我国对煤炭能源需求的增长,综采技术在煤矿生产中得到广泛应用,但随之而来的是综采工作面粉尘浓度不断升高,严重威胁着生产安全和工人身体健康。如何有效降低综采工作面的粉尘浓度,一直是煤矿生产中急待解决的问题之一。本文综合分析了综采工作面粉尘的成因、运动规律及分布情况,针对现有降尘措施的不足,提出了在采煤机内外喷雾系统维持现状的基础上,沿工作面布置一套架间高压自动喷雾系统以改善降尘效果的解决方案。通过综采工作面气—固两相流模型的理论分析及现场粉尘浓度实测相结合,得到了综采面粉尘分布状况,即在采煤机下风流约50m以内的距离段粉尘的浓度较高,是综合治理的重点;由喷雾降尘机理的分析,得出影响雾粒和尘粒凝结过程(尘降)的主要因素,为系统参数匹配设计提供了依据;通过对雾流分析得出喷雾压力与雾粒粒径、雾粒速度、雾粒所带电荷的关系;喷嘴结构对降尘效率有着直接影响,利用MATLAB软件对喷嘴结构性能参数进行曲线拟合找出了压力—雾化体积之间的最佳拟合关系,为系统参数调节和实验室模拟提供了依据。在以上分析研究的基础上,设计了以AT89S52为主控制器,AT89C2051为从控制器的自动喷雾系统。主控制器的主要工作是与从机通信、对各个从机进行控制、显示有关信息;从控制器的工作是监测有效光信号、与主机通信、控制阀门的开闭。主、从控制器通过RS485总线连接,整个喷雾降尘过程无需人工干预,实现了自动化技术在煤矿的应用。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
1 绪论  8-13
  1.1 引言  8-10
    1.1.1 选题背景  8-9
    1.1.2 选题目的和意义  9-10
  1.2 综采工作面粉尘防治国内外现状  10-12
    1.2.1 粉尘防治技术的进展  10-11
    1.2.2 喷雾降尘技术的发展  11-12
  1.3 本课题的研究内容  12-13
2 综采工作面粉尘分布状况研究  13-27
  2.1 粉尘的产生及有关概念  13-15
    2.1.1 粉尘的产生  13
    2.1.2 粉尘的有关概念及性质  13-14
    2.1.3 粉尘参数的表示方法  14-15
  2.2 粉尘分布数学模型的建立  15-18
    2.2.1 气—固两相流描述方法  15-16
    2.2.2 气—固两相流数学模型的建立  16-18
  2.3 粉尘浓度分布的数值模拟  18-22
    2.3.1 CFD 软件简介  18-19
    2.3.2 几何模型的建立  19-20
    2.3.3 边界条件的设定  20-21
    2.3.4 模拟结果分析  21-22
  2.4 粉尘浓度实测  22-24
    2.4.1 粉尘采样点的布置  22-23
    2.4.2 粉尘污染状况分析  23-24
  2.5 模拟数值和实测数值的对比  24-25
  2.6 本章小结  25-27
3 高效喷雾降尘机理研究  27-32
  3.1 喷雾降尘机理分析  27-31
    3.1.1 喷雾降尘的一般形式  27
    3.1.2 粉尘与雾滴之间的运动分析  27-31
  3.2 本章小结  31-32
4 综采工作面高效喷雾降尘理论研究  32-50
  4.1 雾化机理研究  32-33
    4.1.1 射流破碎理论  32-33
    4.1.2 液膜破碎雾化  33
  4.2 喷雾降尘的雾流分析  33-39
    4.2.1 雾流中水的分布  34-35
    4.2.2 雾粒粒度分布与分散性  35-37
    4.2.3 雾流中雾粒运动的平均速度  37-38
    4.2.4 雾流中雾粒的荷电性  38-39
  4.3 喷嘴选择及性能测定  39-48
    4.3.1 压力式雾化喷嘴  40-41
    4.3.2 喷嘴性能研究  41-42
    4.3.3 压力—体积关系拟合曲线  42-48
  4.4 本章小结  48-50
5 自动喷雾降尘系统设计  50-63
  5.1 综述  50
    5.1.1 几种矿用自动喷雾降尘装置  50
  5.2 自动喷雾系统总体设计  50-51
  5.3 主机部分设计  51-56
    5.3.1 主控制器的选择  51-53
    5.3.2 电源模块的设计  53
    5.3.3 LED 显示部分  53-55
    5.3.4 时钟电路  55-56
    5.3.5 主机软件设计  56
  5.4 从机部分  56-62
    5.4.1 看门狗设计  57-59
    5.4.2 探测器设计  59-60
    5.4.3 电磁阀控制电路设计  60-61
    5.4.4 从机软件设计  61-62
  5.5 系统调试  62-63
6 结论  63-64
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录  68-69
攻读学位期间公开发表论文  69

综采工作面高效喷雾降尘技术研究

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