細水霧在瓦斯輸送管道中的均布及沉降規(guī)律研究.pdf

1、瓦斯是煤炭開采過程中的一種伴生氣體,它的有效利用既可以減少對大氣層的破壞,又可以帶來巨大的經(jīng)濟效益。近年來隨著研究的不斷深入,低濃度瓦斯細水霧安全輸送保護技術(shù)開始在煤礦應(yīng)用。但因瓦斯-細水霧兩相輸送的復(fù)雜性,該方面的基礎(chǔ)研究還有待進一步深入開展。本文通過對輸送管道內(nèi)噴嘴的安裝角度、布置方式及最佳輸送管徑進行探討,對瓦斯-細水霧混合氣體的輸運工況進行了優(yōu)化,得到了不同工況下細水霧的均布長度和沉降規(guī)律,其結(jié)果為低濃度瓦斯細水霧安全輸送保護系

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、試驗研究相結(jié)合的方法,系統(tǒng)地對細水霧在輸送管道內(nèi)的均布和沉降情況進行研究。首先,運用勢流疊加原理建立瓦斯流場和細水霧流場有效疊加的理論模型,通過對細水霧顆粒受力情況進行研究,優(yōu)化出水霧顆粒的運動軌跡方程,對細水霧在輸送管道中的均布及沉降進行理論探討。其次運用數(shù)值模擬的方法對輸送管道內(nèi)噴嘴的安裝角度、布置方式及最佳輸送管徑進行研究,進而確定最佳工況條件下細水霧顆

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

4、且通過試驗驗證在均布長度內(nèi)細水霧顆粒布滿管道;在距噴嘴0.25m處細水霧的沉降率明顯大于其它位置,當瓦斯流場速度大于1m/s時,細水霧顆粒沉降率隨著輸送距離的增加逐漸降低;對既定測試位置,細水霧沉降率隨著瓦斯流場速度的增大先降低后升高。
　　本研究的結(jié)果,為低濃度瓦斯細水霧安全輸送保護系統(tǒng)的設(shè)計及工程應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ),瓦斯-細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結(jié)果,對工程設(shè)計有一定的參