落煤过程中涡旋吹吸式除尘技术数值模拟及试验

为治理落煤过程中产生的粉尘问题,基于涡旋气流的生成机制及粉尘粒子在涡旋气流场中的运移特性,提出一种控制落煤过程中粉尘扩散的涡旋吹吸式除尘技术;以落煤塔落煤过程为例,利用数值模拟方法分析涡旋吹吸式除尘气流场的变化特征;搭建仿真试验模型,通过仿真试验研究设备最佳涡旋性能参数,对比分析涡旋吹吸式除尘与单一抽吸除尘的除尘性能。结果表明:落煤过程中形成涡旋气流,大部分粉尘粒子被涡旋集聚,呈螺旋状自下而上运动。最佳吹吸比为4.814时,涡旋气流性能最佳;涡旋吹吸除尘性能高于单一抽吸,单位时间集尘质量浓度分别为314.27、191.94 mg/m~3,除尘效率分别为93.25%和41.19%,粉尘逃散率分别为6.31%和46.60%。     

基于FLUENT的炼钢电炉车间粉尘控制措施优化*

为降低炼钢电炉车间粉尘对作业人员的危害,通过对某钢铁厂电炉车间实际情况为研究背景,利用现场调研与数值模拟对炼钢电炉车间的粉尘空间分布以及粒子运动规律进行分析。在采用FLUENT粒子流场综合计算的理论基础上,利用DPM颗粒运动轨道中的离散运动模型,加载粒子相,并综合计算两相流,最终得到粒子的运动规律。通过分析逃逸扩散粉尘在不同空间分布中的情况以及扩散粉尘颗粒物逃逸率的情况,综合分析对车间环境造成的影响。结果表明:粉尘粒径越小,对气流的跟随性越好,排风口对粉尘的捕集效果越差;集气罩的安装位置距离污染源越近捕集效果越好;集气罩的尺寸越大对粉尘的捕集效果越好。     

采场爆破粉尘运移规律的Fluent数值模拟

在对爆破烟尘源及其特征分析的基础上,以西石门铁矿南二采区为研究背景,运用Fluent软件通过气固两相流数值模拟方法对爆破后粉尘的分布及扩散规律进行研究,得出在现有条件下爆破粉尘的运移规律.采场爆破后很快产生大量粉尘且浓度较高,粉尘的运移受风流流场影响较为明显.在现有通风条件下,粉尘的净化主要靠重力沉降,而难以沉降的呼吸性粉尘的排出则需要较长时间.这不利于生产,亟须改善通风条件或采取其他措施较快速降低爆破粉尘浓度.数值模拟结果与现场测量结果基本一致,爆破产尘量大,排尘耗时久.     

大采高综采工作面风流-呼吸带粉尘分布数值模拟

为了研究大采高综采工作面在多工序、多尘源情况下的呼吸带范围粉尘质量浓度分布,运用Fluent软件对井下大采高综采工作面风流分布、粉尘运移、呼吸带高度范围粉尘质量浓度分布进行模拟研究,并结合现场实测对比分析.结果 表明,采煤机械设备的影响使得工作面空间体积发生突变,造成采煤机附近局部风速增大,并且在采煤机下风侧附近产生3 m/s的湍流.湍流使得运移到此处的粉尘发生扩散,致使湍流下风侧呼吸带粉尘质量浓度剧烈升高十几倍.根据实测数据与模拟结果对比分析:采煤机下风侧10～20 m是粉尘防治的重要区域;而在采煤机下风侧30 m以后的范围,巷道中心部位呼吸带高度粉尘受风流影响漂浮在空中而不易沉降,导致粉尘质量浓度居高不下,此范围也是重点防尘区域.     

热喷涂粉尘质量浓度分布规律数值模拟及实验研究

基于气固两相流理论,采用仿真软件Fluent对热喷涂粉尘的扩散过程进行了数值模拟,分析了热喷涂车间气流速度对粉尘质量浓度分布的影响规律,并通过实验测定了车间呼吸层风速与粉尘质量浓度沿程分布,通过与模拟结果作对比分析,验证了数值模型的可行性。结果表明:粉尘颗粒自尘源处沿径向周围扩散,高质量浓度区域集中在尘源附近;车间气流速度越大,高质量浓度粉尘区域越小,车间粉尘质量浓度越低;当车间出风口风速为12 m/s时,除尘源区域外,呼吸层粉尘质量浓度已明显低于标准限值;通过对比分析,实测数据与数值模拟结果基本吻合,表明采用数值模拟方法研究热喷涂粉尘扩散规律是一种行之有效的方法。     

综采工作面空气幕隔尘理论研究

空气幕隔尘是综采工作面一项新的防尘技术.运用平面射流理论,针对综采工作面空间特点及风流特性,建立空气幕隔尘的数学模型,从理论上就隔尘空气幕两侧粉尘浓度分布和变化规律、空气幕隔尘效率及其与相关参数的关系进行深入研究.结果表明:1)司机侧粉尘浓度朝风流方向按指数规律不断增大,煤壁侧粉尘浓度则朝风流方向按指数规律不断下降,且两侧粉尘浓度变化速度快慢与空气幕射流卷吸风量大小有关,卷吸风量越大,两侧粉尘浓度变化速度越快;2)空气幕射流卷吸风量是影响其隔尘效果主要因素,卷吸风量越小,空气幕隔尘效率越高;3)在确定空气幕出口风速时,为保证其隔尘效率,应根据现场实测,取满足控制呼吸性粉尘所需的最小风速.     

制曲车间多尘源粉尘分布特征数值模拟

为揭示制曲车间粉尘运移规律及其分布特征,以某酒厂制曲车间拆曲工艺区为研究背景,基于高斯模型建立制曲车间粉尘质量浓度方程,运用Fluent软件数值模拟自然通风条件下,不同尘源位置及数量等多种工况的制曲车间粉尘扩散过程,并相互验证粉尘质量浓度的理论计算值、数值模拟结果与实测数据,得到不同工况下制曲车间粉尘质量分布及运移时空演变特征。研究结果表明：发酵仓内尘源位于不同位置时,粉尘主要集中于作业面附近,其中,仓内近窗作业与中部作业相比较,前者造成发酵仓粉尘高质量浓度区域更广,全尘峰值质量浓度在200 mg/m³附近上下波动;与走道相对位置不同的发酵仓进行近窗作业时,走道粉尘主要集中于作业仓附近,多个发酵仓同时作业与单仓作业相比,多尘源会对走道粉尘分布产生叠加效应,其中,相邻仓作业时走道粉尘污染最严重,全尘质量浓度高达75 mg/m³以上;单仓、相邻仓、相对仓作业工况下,分别在作业时长为525、470、498 s前后,粉尘已扩散至整个走道。     

爆破掘进空间内粉尘非稳态运移规律研究

为促进井下粉尘防治工作,对爆破掘进面粉尘非稳态运移规律进行研究。基于控制方程与RNG k-ε湍流模型,选择欧拉-拉格朗日法进行模拟。构建1100工作面三维几何模型并划分网格,确定气相流场边界条件。引入粉尘运动模型进行非稳态计算,利用CFD软件得到气相流场风速分布规律,得出掘进面60m范围内粉尘沿巷道纵向、垂向扩散规律及巷道沿程粉尘粒径分布规律与空间分布规律。此外,还得到爆破后50min内巷道沿程粉尘浓度随时间变化规律。     

不同风速下巷道断面微细粉尘分布模拟试验研究

为降低微细粉尘危害,实现作业场所内的有效控尘、防尘,在矩形、拱形模拟巷道内采用网格布点法布置测点,调整风机风速法进行试验,并运用Gambit建模、Fluent开展数值模拟分析。结果表明:当尘源以10 mg/s的速率喷尘时,尘粒自由弥散,巷道中轴线处粉尘浓度小于壁面边缘处;当调节风速为1 m/s时,中轴线处与壁面边缘处浓度基本相等;当尘粒自由弥散时巷道壁的黏滞作用对粉尘扩散和分布起主导作用,且风速是影响微细粉尘悬浮状态的主要因素;降低巷道内微细粉尘浓度的方法主要包括合理设计环境风速和提高巷道壁面光滑性,减小壁面对微细粉尘的黏滞作用。     

风速对LNG泄漏扩散过程影响的数值模拟

为研究环境风速对液化天然气(LNG)泄漏扩散过程的影响,采用Fluent建立LNG连续泄漏计算流体力学模型,开展不同风速下LNG泄漏扩散过程的数值模拟研究。结果表明,LNG泄漏扩散分为扩散初期、扩散中期、扩散后期3个阶段,扩散过程中LNG从低温重气逐渐转变成轻质气体。环境风速对气云的扩散主要体现在:低于5级风时,云团以两侧卷吸为主,气云表现为"叶状分叉"、中间低两端高,此时气云横风向扩散较快,甲烷扩散距离与冻伤距离随风速增大而增大;而高于5级风时,云团以顶部卷吸为主,气云表现为云团坍塌、中间高两端低,此时气云垂直风向扩散较快,甲烷扩散距离与冻伤距离随风速增大而减小。初步建立了LNG蒸气云爆炸风险范围与冻伤区域和泄漏时间、环境风速的函数关系,可为爆炸风险区域和低温冻伤区域的预测提供理论支撑。     

开放空间中自由下落粉尘随水平风流运移扩散的数值模拟

以核设施退役现场反铲挖掘机挖斗卸料过程中产生的粉尘流为研究对象,依据气固两相流理论,运用Fluent软件对粉尘流运移扩散规律进行了数值模拟,研究了多个基准风速下粉尘流的运移形态,并进行了对比分析。结果表明,特定的基准风速条件下,粉尘流会形成特定的运移形态,且当基准风速从1.5 m/s增大到4 m/s时,粉尘流下部两条质量浓度最大值区域会逐渐发生并拢并最终合并,这种变化的直接动力是粉尘流周围的总压差,粉尘扩散范围也会逐渐增大。     

设计局部吸尘罩应注意些什么?

局都吸尘罩是控制粉尘不向四周飞扬的装置,它的吸尘动力是风机抽风。 产生粉尘的设备有各种各样,局部吸尘罩可以设计成密闭式、侧吸式、上吸式、下吸式等多种形式。但不论采取哪种形式的吸尘罩,设计时都要注意下面一些基本原则: 1.要弄清尘源情况,包括尘源性质,粉尘飞扬的范围、方向、速度。 2.在不妨碍操作的前提下,吸尘罩应尽量靠近尘源,以节省抽风量并保证吸尘效果。 3.吸尘罩的形状要与粉尘飞扬区的范围相适应,罩子过小,吸尘效果就差。 4.连接吸尘罩的吸风管尽量置于粉尘散发中心,对罩口大、罩身浅的罩子,吸风时可能罩子的中部风速高,罩…     

1m3粉尘环境模拟装置粉尘扩散数值模拟

在工业生产环境中,粉尘云会对工作人员产生职业危害,也会对生产设备造成危害,导致生产中断甚至安全事故.电气设备在工业生产中不可或缺,研究人员为研究工业电气设备的防尘性能开发了一种1 m3粉尘环境模拟装置.该试验装置的基本功能是利用持续气流使粉尘在罐体内形成相对稳定分布的粉尘环境,其内部空间可放置电气设备进行长时间的试验.为预测粉尘在装置中的分布,利用Fluent中的离散相模型对惰性粉尘进行了粉尘环境模拟装置内扩散的数值模拟研究.结果表明,粒径为1 μm、10 μm、30 μm、50 μm和70 μm的粉尘均可以在装置内部形成粉尘云,其罐体中心质量浓度可维持在0.2～0.5 kg/m3.不同粒径的粉尘分布截然不同,粒径越小的粉尘扩散的均匀程度越高,而较大粒径粉尘的运动稳定性更好,但分布均匀度较差,保持进气速度在40 m/s以上可以获得良好的粉尘扩散效果.     

综放工作面转载破碎点粉尘分布特征研究

为了研究综放工作面转载破碎点的粉尘分布特征,对进风顺槽沿程粉尘分布进行了现场实测,得到主要产尘点为转载机机头1 m处、破碎机处和前溜及后溜处.进一步分析了主要产尘点的分散度和粉尘浓度变化规律,结果表明:转载机机头1 m处以5 μm以下呼吸性粉尘为主,PM5粉尘质量浓度呈现先高后低的趋势,PM10粉尘质量浓度变化与之相反,治理时尘源处要以呼吸性粉尘为主,还需关注扩散滞留的可吸人粉尘;破碎机处主要为10 μm以下可吸人粉尘,PM5粉尘质量浓度开始波动较小,一段时间后升高,PM10粉尘质量浓度表现为先高后低的趋势,治理时尘源处要以可吸入粉尘为主,还应关注呼吸性粉尘的扩散;前后溜区域粉尘颗粒分布比较均匀,PM5粉尘质量浓度呈间歇性波动,PM10粉尘质量浓度变化比较平稳,治理时除考虑呼吸性粉尘和可吸人粉尘外,还应注重风流的影响,后溜处还需考虑粉尘粒径分布的多样性.     

隧道内偏置火源顶棚近壁面温度边界层效应研究

基于隧道火灾不同横向火源位置的非对称卷吸影响,通过模拟计算分析了中心火源和偏置火源产生的烟气沿纵向最大温升变化规律,研究了顶棚下方近壁面区域内的不同温度分布,提出偏置火源纵向空间最大顶棚温升公式。结果表明:在壁面黏性作用下,沿纵向蔓延的烟气最高温度在顶棚下方呈现“温度边界层”分布;随着火源位置的偏移,下游出现偏置距离起主导作用影响温度衰减的区域,衰减速度相较于中心火源逐渐降低;火源下游近壁面最高温度位置逐渐远离顶棚后趋于稳定。研究结果对于排烟方式的设计以及空间通风效果的提升有着重要意义。     

综采工作面隔尘空气幕出口角度对隔尘效果的影响

综采工作面隔尘空气幕的出口角度是影响其隔尘效果的关键因素之一。利用Fluent计算流体力学软件,以河北金牛能源股份有限公司葛泉矿1528综采工作面为研究对象,对空气幕不同出口角度下综采工作面气流流场及空气幕两侧呼吸性粉尘浓度分布进行数值模拟,分析空气幕出口角度对其隔尘效果的影响。研究结果表明:适当调整空气幕出口角度,使气幕射流倾斜于产尘区,有利于提高空气幕的隔尘效果;并获得了阻止采煤机滚筒割煤时所产生的粉尘向司机工作区扩散的最佳空气幕出口角度,即出口角度在5°～10°范围,隔尘空气幕的工作效率较高,采煤机司机处的粉尘浓度最低,并通过现场试验对数值分析结果进行了验证。     

煤层干式钻进粉尘扩散规律的研究

针对煤层干式钻进过程中粉尘污染严重的问题,分别对新庄孜矿c13煤层及10煤层干式钻进粉尘的分散度和煤的硬度进行测定,分析对比2煤层钻进时粉尘在3 m/s风速下的浓度分布情况;并针对C13煤层,在1.5 m/s,2.3 m/s和3 m/s的风速下测定粉尘浓度分布情况.根据粉尘浓度的实测数据,分析煤层干式钻进粉尘扩散规律....     

虚拟现实及其在粉尘扩散研究中的应用

探讨了国际上流行的虚拟现实技术 ,并针对大气中粉尘扩散的规律 ,以相关数学模型为基础 ,采用 Open GL开发了可精确地调整流场参数和观察视角的粉尘扩散三维动态场景 ,以及在重力、风速等影响因素和射流作用下粉尘扩散的三维场景。该方法为更好地掌握粉尘扩散规律 ,寻求合理预防措施提供了科学依据。此项技术在安全科学的其它领域也有很好的应用前景     

施工场地扬尘排放运移特征研究

施工场地内粉尘的运移规律对研究颗粒污染和净化等有很大作用,为有效解决施工中产生的粉尘污染问题,探究粉尘飘散规律,以某工程扬尘状况为研究对象,利用Fluent软件,运用欧拉-拉格朗日气-尘颗粒两相流动数学模型,模拟不同粒径粉尘在不同风速下受工地有无围挡阻隔的飘散效应。研究结果表明:无围挡作用时风速由1.6 m/s增大至6.7 m/s时,扬尘浓度显著提高;有围挡作用时形成较大负压,对后方粉尘扩散有抑制作用;围挡距离尘源扩大到10 m时,抑制作用最明显,且风速达到6.7 m/s以上时可以减弱扬尘向围挡后上方的扩散作用;所得结论为粉尘防治和相关人员的保护提供科学对策,现场应用效果较好。     

露天矿自卸卡车车速对粉尘扩散的影响研究

为准确描述露天矿自卸卡车运输扬尘的动态三维流场,采用动网格技术及离散相模型的粒子跟踪技术的耦合计算方法,模拟不同车速下自卸卡车周围气流与粉尘的分布特征,并进行现场实测。分析结果表明,粘附在路面的积尘是露天矿运输扬尘的发尘源,气流紊动扩散产生的剪切气流和诱导气流是粉尘颗粒飞扬的动因;随着时间的推移,大部分未来得及沉降的粉尘颗粒在卡车后方飞扬,道路粉尘质量浓度为418~956 mg/m~3;随着自卸卡车车速的提高,近地面粉尘质量浓度与扬尘高度均增大。胜利东2号露天矿现场实测显示,运输扬尘污染情况严重,粉尘质量浓度高达1 932.2 mg/m~3,各测试端面的实测值和模拟值相对误差小于6.64%。