基于fluent软件的粉尘在筛分车间除尘管道内沉降规律的研究.pdf
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1、试验研究基 于FLUENT软 件 的 粉 尘在 筛 分 车 间 除 尘 管 道 内 沉 降 规 律 的 研 究张原1,桂祥友1, 2,徐佑林1(1.贵州大学矿业学院 贵州 贵阳550003; 2.贵州省毕节地区煤炭管理局 贵州 毕节551700)摘要:针对某选煤厂筛分车间的除尘管道,根据流体动力学原理和气固两相流理论,结合现场实测的数据,建立了模拟粉尘沉降运动规律的数学模型,并应用FLUENT软件对除尘管道的水平、 垂直、90弯头管段内的粉尘沉降规律进行数值模拟,得出了粉尘在这3种管段中的沉 降轨迹,为提高筛分车间除尘效率提供了重要的理论依据。关键词:粉尘治理 粉尘颗粒 运动轨迹中图分类号:
2、T D926. 2+4 文献标识码: A 文章编号: 1006 - 0898(2010)04 - 0011 - 050 引言选煤厂筛分车间粉尘飞扬严重,除尘系统效 果的好坏直接影响人的健康 。除尘管道是除尘系统的重要组成部分,是内表面积最大的关键部件,因 此 也 成 为 积 尘 问 题 最 严 重 的 部 位 之一 3 。 2 积尘严重会导致除尘系统效率低下,更 严重的是当管道温度较高或不小心有火星进入析,决定采用锚网、 锚索、 喷浆、 马蹄形全封闭拱形支架联合支护(图1)。图1 锚网索喷全封闭拱支联合支护断面示意 锚网、 锚索支护参数:锚杆采用Q335高强 度螺纹钢锚杆,拱顶采用 22250
3、0mm锚杆,帮部采 用 202500mm锚杆,间 排距 为600 600mm , ZK2390、ZK3550型树脂药卷端头锚固,金属菱形网护顶帮;锚索采用钢绞线锚索,拱顶采 用 1 7. 8mm1 0 0 0 0mm锚索,帮 部 采用 17. 8mm8000mm锚 索,间 排 距 为15001500mm, ZK2390型树脂药卷端头锚固,锚索滞 后掘进面不得超过8m。36U马蹄形全封闭支护参数:巷道断面设 计为 拱 形 断 面,架 设 下 宽 为5 5,高 为3的36U马蹄形全封闭支架,支架底拱梁为3节,棚距为600mm,棚后留300mm让压距,每棚18副卡缆, 10块连接板 。 喷浆支护参数
4、:喷浆厚度50100mm。5 效果分析为检验锚网索喷36U马蹄形全封闭拱型支架联合支护的效果,在施工完毕后,对巷道进行表面位移观测。从统计数据可得:顶板最大下沉量为5mm /d,最小下沉量为1. 7mm /d;底鼓量降 为3. 57. 7 mm /d。在几次强度较大的冲击地压发生后,巷道变形较小,支架完好,顶底板移近量小于0. 3m,远远小于原支护时巷道顶底板移 近1. 3m1. 5m的变形量,围岩变形得到了有效的控制,满足了矿井安全生产的需要。6 结语该支护技术的应用,不但为千秋煤矿深部孤岛工作面巷道支护提供了有力的技术保障,促进了矿井的安全生产,同时也为类似条件下巷道支护提供了良好的技术借
5、鉴。作者简介: 刘会强(1986 -),男,河南义马人, 2008年毕业于河南理工 大学采矿工程专业,现在义煤集团公司千秋煤矿生产科工作 。收稿日期5第4期 2010年12月水力采煤与管道运输 HYDRAUL IC COAL M I N I N G Lagrange法则借助于排列到流体中的颗粒群位移统计性质来描述其状态,数学处理较容易。下面采用L法来研究粉尘颗粒的 运动轨迹。在Lagrange坐标中,根据牛顿第二定律,可以建立单颗粒的运动方程式:mpd v_p dt=F_i式中: mp为粉尘颗粒的质量, kg; v_p、v_g为粉尘颗粒和流体的运动速度, m /s; t为粉尘颗粒运动时间, s
6、; F_i为粉尘颗粒受到的作用力, N。 由于固体颗粒和流体密度 g p,所以,通 常浮力可以忽略不计。如果颗粒在运动中不发生和壁面(或颗粒之间)的碰撞, F_i也可以忽略 不计 。其中阻力表达式可表示为:F_r= 3 gdpf (_g-_p)则粉尘颗粒沿X轴和Y轴的运动轨迹方程 为:2010年12月水力采煤与管道运输第4期agrange121学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m在X轴方向上:1 6d3 pdupdt= 3 gdpf(ug-up)+1 6dp3 gdugdt+1 216dp3 g(dugdt-dupdt)+3 2dp3( gg)1 2t0(dugdt-
7、dupdt)t-d(1)在Y轴方向上:1 6d3 pdwpdt= 3 gdpf(wg-wp)+1 6dp3 gdwgdt+1 216dp3 g(dwgdt-dwpdt)+3 2dp3( gg)1 2t0(dwgdt-dwpdt)t-d-1 6dp3 g+1 8dp3 gdp3(ug-up)+ 1.61(gg)1 2( ug-up) (dugdy)1 2(2)其中wp、up和wg、ug分别表示气体和颗粒在Y轴和X轴方向上的分速度 。(1)和(2)简化后可得:d dt( up-ug)= -1 ( up-ug)+A(3)d dt(wp-wg)= -1 (wp-wg)+B(4)式中:=(p+ 0.5g
8、)dp2/18f,为颗粒的松弛时间; f=CDRe 24;A=( (g-p)dugdt+9( gg)0.5dp)t0dugd t-dupdtt -dp+0.5g;B=( (g-p)dwgdt+9( gg)0.5dp)t0dwgdt-dwpd tt -dp+0.5g-g+0.75g( ug- up)+61.61(gg)0.5dp( ug- up) (dugdy)0.5-272 g gTgd2 p(11+3CD2l dp) (kgkp+ Ct2l dp1+2kgkp+2Ct2l dp)dT dy(p+0.5g)。方程(3)和(4)可用四阶Runge-Kutta方法积分求解,从而得到wp和up。而颗
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