前混合水射流超細(xì)粉碎煤粒機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、煤粒經(jīng)超細(xì)粉碎之后得到的煤粉是制備工業(yè)用水煤漿的主要原料。由于傳統(tǒng)干法粉碎(主要是機(jī)械粉碎)存在諸多亟待解決的問(wèn)題，從而為濕法水射流超細(xì)粉碎技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展帶來(lái)了契機(jī)，因此探究濕法超細(xì)粉碎煤粒機(jī)理、提高煤粉超細(xì)粉碎質(zhì)量和效率，對(duì)于煤炭深加工、實(shí)現(xiàn)其潔凈化利用具有重要的理論和實(shí)踐意義。 在現(xiàn)有粉體超細(xì)粉碎機(jī)理分析研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)為濕法水射流粉碎煤粒過(guò)程主要是壓力釋放作用、沖擊作用及空化和空蝕的剪切作用等共同作用的結(jié)果。并在準(zhǔn)靜態(tài)條

2、件下基于彈性力學(xué)及 Hertz接觸理論推導(dǎo)出了煤粒沖擊剛性靶板粉碎的臨界速度，其大小分別與其楊氏模量的-2 次方、泊松比的 4 次方、屈服應(yīng)力的 2.5 次方及密度的-0.5次方成正比，而與煤粒的直徑無(wú)關(guān)。 數(shù)值模擬研究中，得到了前混合水射流超細(xì)粉碎煤粒的過(guò)程。包括：①利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)商業(yè)軟件FLUENT模擬得到了前混合水射流中空化角形噴嘴內(nèi)二維定常流場(chǎng)速度、壓力分布及煤粒運(yùn)動(dòng)軌跡等信息。初步得出了前混合水射流中煤粒增

3、速效果明顯，噴嘴出口處煤粒速度能達(dá)到水射流速度的97.8％，并且煤粒粒度愈小，煤粒與水之間的混合效果愈好，但粒度小的煤粒在輸運(yùn)過(guò)程中不易靠近軸線的結(jié)論；②利用顯式算法有限元程序LS-DYNA模擬得到了山西西山典型煤粒沖擊，剛性靶板超細(xì)粉碎的臨界速度(與理論計(jì)算結(jié)果基本吻合)、煤粒破碎過(guò)程中裂紋擴(kuò)展情況及煤粒在低速?zèng)_擊靶板過(guò)程中存在壓力釋放作用，證明了煤粒超細(xì)粉碎的確是沖擊、壓力釋放等綜合作用的結(jié)果。 利用淹沒條件下前混合水射流超

4、細(xì)粉碎實(shí)驗(yàn)分別得到了在不同壓力、料漿比、循環(huán)次數(shù)三種工況條件下煤粒的超細(xì)粉碎效果，經(jīng)過(guò)電鏡掃描及粒度測(cè)定分析，最后利用數(shù)據(jù)處理軟件 Origin 最小二乘原理對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了曲線擬合研究，建立了粉碎粒度小于10μ-20μm的煤粒產(chǎn)率與各粉碎因素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 本文通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究方法分析了前混合水射流超細(xì)粉碎煤粒機(jī)理及煤粒超細(xì)粉碎影響因素，研究得到的結(jié)論對(duì)深入研究濕法前混合水射流超細(xì)粉碎煤粒及其他物料、研制高