細(xì)水霧在瓦斯輸送管道中的均布及沉降規(guī)律研究.pdf

1、瓦斯是煤炭開(kāi)采過(guò)程中的一種伴生氣體,它的有效利用既可以減少對(duì)大氣層的破壞,又可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)隨著研究的不斷深入,低濃度瓦斯細(xì)水霧安全輸送保護(hù)技術(shù)開(kāi)始在煤礦應(yīng)用。但因瓦斯-細(xì)水霧兩相輸送的復(fù)雜性,該方面的基礎(chǔ)研究還有待進(jìn)一步深入開(kāi)展。本文通過(guò)對(duì)輸送管道內(nèi)噴嘴的安裝角度、布置方式及最佳輸送管徑進(jìn)行探討,對(duì)瓦斯-細(xì)水霧混合氣體的輸運(yùn)工況進(jìn)行了優(yōu)化,得到了不同工況下細(xì)水霧的均布長(zhǎng)度和沉降規(guī)律,其結(jié)果為低濃度瓦斯細(xì)水霧安全輸送保護(hù)系

2、統(tǒng)的推廣及應(yīng)用,奠定了一定的理論基礎(chǔ)。
　　本文采用理論分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,系統(tǒng)地對(duì)細(xì)水霧在輸送管道內(nèi)的均布和沉降情況進(jìn)行研究。首先,運(yùn)用勢(shì)流疊加原理建立瓦斯流場(chǎng)和細(xì)水霧流場(chǎng)有效疊加的理論模型,通過(guò)對(duì)細(xì)水霧顆粒受力情況進(jìn)行研究,優(yōu)化出水霧顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡方程,對(duì)細(xì)水霧在輸送管道中的均布及沉降進(jìn)行理論探討。其次運(yùn)用數(shù)值模擬的方法對(duì)輸送管道內(nèi)噴嘴的安裝角度、布置方式及最佳輸送管徑進(jìn)行研究,進(jìn)而確定最佳工況條件下細(xì)水霧顆

3、粒的均布長(zhǎng)度;最終借助于試驗(yàn)對(duì)均布長(zhǎng)度內(nèi)細(xì)水霧是否布滿管道及沉降規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證。
　　由數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究結(jié)果可見(jiàn):輸送管道管徑為300mm、噴嘴在輸送管道中心0°安裝時(shí),細(xì)水霧顆粒的均布情況最佳;在該工況條件下,細(xì)水霧的均布距離隨著瓦斯流場(chǎng)速度的增大而增大,當(dāng)瓦斯流場(chǎng)為1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s、6m/s時(shí),細(xì)水霧的均布長(zhǎng)度為1.780m、2.161m、2.627m、2.712m、2.754m、3.136m,

4、且通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證在均布長(zhǎng)度內(nèi)細(xì)水霧顆粒布滿管道;在距噴嘴0.25m處細(xì)水霧的沉降率明顯大于其它位置,當(dāng)瓦斯流場(chǎng)速度大于1m/s時(shí),細(xì)水霧顆粒沉降率隨著輸送距離的增加逐漸降低;對(duì)既定測(cè)試位置,細(xì)水霧沉降率隨著瓦斯流場(chǎng)速度的增大先降低后升高。
　　本研究的結(jié)果,為低濃度瓦斯細(xì)水霧安全輸送保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ),瓦斯-細(xì)水霧混合氣體輸送管道中噴嘴的安裝方式、安裝距離、沉降規(guī)律的理論研究和試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)工程設(shè)計(jì)有一定的參