海拔高度对矿井无轨运输车辆火灾影响模拟研究*

为研究高海拔地区火灾巷道内可燃物燃烧特性、烟气运移及相关烟气参数的变化规律。应用FDS火灾模拟软件建立实际尺寸的巷道无轨运输车辆火灾模型,分别研究海拔高度为0,1 700,3 000,4 000,5 000 m时无轨运输设备的动态燃烧过程;分析不同海拔高度下可燃物的燃烧特性、烟气运移情况及相关烟气参数（CO浓度、温度）的变化规律。结果表明:火灾巷道内烟气逆退距离随海拔的升高而减小;烟气的温度峰值与CO浓度均随海拔的升高而降低,且与海拔高度大致呈线性函数关系;海拔每升高1 000 m,烟流温度峰值降低3%,CO浓度降低0.98%;CO浓度在垂向上分布呈现出明显的分层现象,具有“上高下低”的分布规律;可燃物的最大热释放速率随着海拔的升高呈现出降低的趋势;高海拔地区的火势发展过程往往较低海拔地区的更缓慢,并增加燃料的燃烧时间。研究结果可为后续高海拔地区的矿井火灾研究提供参考。     

高海拔矿井掘进巷道瓦斯爆炸火焰传播规律数值模拟*

为研究高海拔矿井瓦斯爆炸火焰传播规律,运用数值模拟方法,建立矿井掘进巷道瓦斯气体爆炸数学及物理模型,并对海拔高度为0,1 000,2 000,3 000,4 000 m时的爆炸火焰传播速度、温度和冲击波压力进行研究。结果表明:瓦斯浓度和聚集体积量一定的掘进巷道发生瓦斯爆炸时,随着海拔高度的升高,火焰传播速度增大,且海拔每升高1 000 m,瓦斯气体聚集区和非聚集区的平均火焰传播速度分别增大4.7%和1.9%,掘进巷道内同一位置受到的瓦斯爆炸火焰最高冲击波压力随着海拔高度增加而显著降低,且呈二次函数关系,达到最大冲击波压力和最高火焰温度的时间缩短,最高爆炸火焰温度受海拔高度的影响较小。     

高海拔矿井风机气动噪声数值模拟及实验研究

为研究高海拔矿井风机气动噪声规律,建立小型轴流风机三维物理模型,利用CFD软件对环境气压分别为1,0.9,0.8,0.7,0.6及0.5 atm时的风机模型进行定常模拟、非定常模拟及噪声计算,并通过自主设计的压变实验装置对上述不同环境气压条件下风机转数分别为500,1 000,1 500和2 000 rpm时的风机噪声进行测试,分析风机叶片附近监测点噪声频谱曲线及压变环境风机噪声实验数据,结果表明:风机转数和环境气压是影响风机气动噪声的2个重要因素;环境气压P一定时,风机转数n越大,各频率下的风机气动噪声声压级SPL越大,且风机噪声总声压级Lp和平均声压级Lavg均随风机转数n的增大呈对数函数增加;风机转数n不变时,随着海拔高度的升高,环境气压P降低,各频段下风机气动噪声声压级SPL均将减小,且风机噪声总声压级Lp和平均声压级Lavg随环境气压值P的降低呈线性函数减小,环境气压每降低0.1 atm,二者分别降低1.47和1.29 dB。     

生物质灰在高温旋风除尘器内捕集过程数值研究

生物质气化站旋风除尘器的内部流场为高温强旋湍流流场,研究其中生物质飞灰颗粒在该高温流场中的运动和分布规律十分必要。鉴于高温下测量飞灰颗粒的运动和分布规律较为困难,应用FLUENT软件对高温旋风除尘器内部风流-飞灰耦合运移规律进行数值模拟。研究结果表明:高温旋风除尘器内部的静压、动压和全压分布均呈现良好的轴对称性;飞灰颗粒整体浓度分布呈螺旋状分布,分离空间的浓度较高,而环形空间顶端出现"顶灰环"现象,器壁附近则呈现波浪状;当燃气温度为200℃时,旋风除尘器的分离效率在风速为24 m/s时最高;在生物质气化站的实际生产过程中,应根据进入旋风除尘器燃气的实际温度来调节风机参数,以使燃气的进口速度调到最佳,进而使分离效率达到最优。     

焦煤综掘面高效除尘风机结构优化设计与模拟

为解决焦煤综掘工作面除尘风机的除尘效率问题,结合焦煤的产尘特点,在对综掘工作面压力场模拟及通风机特性曲线分析的基础上,提出了针对尘源点集中综掘面,通过减少除尘风机吸风口风量,提高吸尘负压的观点,来控制"二次尘化作用",提高吸尘效率的思想。利用FLUENT软件,对综掘工作面的流场及压力场进行数值模拟,得出流场及压力场对除尘的影响,同时依据除尘原理将除尘风机的吸风口设计为环形内凹结构,可以有效地提升除尘风机吸风口的负压改善综掘工作面风流场的分布情况。现场应用表明,对除尘风机吸风口进行改造后除尘效率提升80%以上,达到预期目标。     

除尘风机离心除尘器除尘数值模拟与应用

为创造安全健康的工作环境,湿式除尘风机除尘是煤矿井下除尘的主要方法之一。离心除尘器结构是影响风机除尘效率的主要因素。本文以掘进工作面湿式除尘风机为对象,采用数值模拟的方法,对含尘风流经过离心除尘器的除尘效果进行了研究。结果表明:采用湿式离心除尘系统,能有效提高除尘效率;除尘器入口风速为1.9m/s,螺旋挡板间距为0.3m的降尘效果最好。现场实践表明,使用设计后的湿式除尘风机能够有效提高降尘效率,降尘率可达96.7%。     

不同结构主扇扩散器局部阻力研究

在大主扇通风系统中多采用低压大流量风机,在风机出风段多安装扩散器,主要作用是降低出口动压提高风机静压而达到回收出风口断面动能的效果。重点分析风流在流经不同结构扩散器时的流场以及出口的动能损失,叙述了紊流过程中产生阻力的原因,实验测定风流在扩散器后的静压和出口断面的速度。通过数值模拟和实验证明:流线型扩散器局部阻力较小,且具有较高的动能回收率和扩散器效率。结果表明此内容研究对研究扩散器的最优设计参数和通风节能具有一定的指导作用。     

大空间建筑不同排烟系统作用下的烟气控制效果研究

利用FDS(Fire Dynamics Simulator)分别对自然排烟和机械排烟作用下的中庭火灾烟气控制效果进行了数值模拟研究,自然排烟口的面积分别为中庭地面面积的5.6%、11.3%和22.5%,机械排烟量分别为43182m3/h和102000m3/h,同时改变机械排烟口的位置。通过对比各工况下的竖向温度分布、中庭内温度场、烟气层界面高度来判断不同工况下的排烟效果,并计算得到了相应排烟效率来判断各排烟模式下的排烟有效性。结果显示,中庭内的温度和排烟效率都随排烟量的增大而减小,自然排烟的排烟效率最低,仅为17.9%~21.3%,机械排烟量43182m3/h时的排烟效率最高,可达45%左右。     

高海拔矿井掘进工作面局部增压的空气幕调控仿真研究

矿井环境一直是制约矿井地下安全生产的重要因素之一,尤其是在高海拔地域,由于空气的各项参数都与海拔高度相关,高海拔地区矿井在通风方面要比平原矿井有更多特殊要求。为解决高海拔地区矿井掘进工作面存在的低压缺氧问题,在对高海拔地区低压环境特性分析及传统矿用空气幕理论分析的基础上,根据增能增阻设计提出了多功能矿用空气幕联合增压模型,该模型在巷道两端分别布置引射型和增阻型矿用空气幕,以达到增压进而间接提高工作场所含氧量的效果。以青海省某金矿3 850 m中段开拓巷道掘进作业面为背景,借助有限元仿真软件Fluent对构建的开拓巷道的三维立体模型进行数值模拟。模拟结果与现场实测结果基本相符,结果表明:采用基于空气幕的增压增氧调控技术可使开拓巷道掘进作业面绝对气压由63 835 Pa增加至68 273 Pa,氧分压从12 040 Pa提高至14 213 Pa,达到海拔3 000 m的水平,可明显改善通风效果和通风质量;同时,随掘进作业面压力提高,采空区有害气体的逸出也得到有效抑制。该调控方法可以克服传统风流调控设施存在的布置困难、影响通行的问题,为提高高海拔地区井下压力及含氧量提供了新的思路。     

210t转炉一次除尘风机爆炸原因及对策

1 事故经过 2010年7月23日23:12左右,炼钢厂1#转炉风机由500 r/min升至1 100 r/min,准备冶炼.23:19左右,炉前开始下氧枪吹炼,供O2压力1.1 Mpa,流量25 000 m3/h,机前压力-14 kPa,风机其他运行正常,吹炼至23:21时,操作工从电脑画面上突然发现,风机电流从167.2 A变为232.5 A,CO:17.8%→16.1%→14.3%,O2:3.2%→10%(满量程),机前吸力由15.1 kPa上升至17.9 kPa,入口温度:65℃.     

长大区间隧道抽出式串联通风机排烟能力实验研究

为实现有效通风以降低隧道火灾带来的损失和伤亡,依托青岛市地铁8号线大洋站至青岛北站区间隧道,建立线性比尺为1∶15的隧道通风排烟模型实验系统,针对通风机串联单抽,围绕3种通风机频率匹配组合,测定单机的变频频率值、电功消耗、排烟道与行车道的断面平均风速以及右侧行车道静压。研究结果表明：在相同功率消耗下,不同频率匹配的串联通风机排烟效果存在差异;针对此差异,利用气体挡烟墙性能及其计算欧拉数值比较发现,风井近端的通风机频率较大时,下游对污染气流的抵抗力更强,拥有更好的排烟效果。研究结果可为隧道火灾提供更有效率的防灾救灾数据支持,并从欧拉数方面为研究隧道临界风速提供新角度。     

瓦斯积聚量及爆炸距离对风机和防爆门的影响研究*

为揭示瓦斯积聚量及瓦斯爆炸距离对风机和防爆门的影响机制,利用Fluent模拟软件,结合宁煤集团羊场湾矿的实际情况,在构建三维数学物理模型的基础上,开展不同瓦斯积聚量（56.52,113.04,169.56,226.08 m3）和不同爆炸距离（20,30,50,70 m）条件下的模拟研究。研究结果表明:风机和防爆门处超压峰值随瓦斯积聚量增加而增加,均呈线性关系,瓦斯积聚量为56.52 m3时风机处超压峰值为0.260 MPa,小于风机破坏荷载0.306 MPa;考虑安全系数前提下,当瓦斯积聚量超过56.52 m3时防爆门应开启保护风机;在确定瓦斯积聚量为56.52 m3基础上,分析不同爆炸距离对风机和防爆门影响,由模拟结果可知,风机和防爆门处超压峰值随爆炸距离增加而降低,均呈幂函数关系。研究成果可为瓦斯爆炸对风机和防爆门的影响研究提供指导。     

竖井消能工折板压强及脉动特性分析*

为研究泄流过程中折板式竖井消能工水动力荷载作用,以某深隧排水工程竖井为研究对象,开展正态水力模型试验,研究恒定流与非恒定流条件下折板压强分布规律及脉动特性,分析折板间距和倾角对频谱特征影响。结果表明:上层折板承受时均压强为中层和下层折板1.5~3倍;恒定流条件下折板瞬时压强脉动幅值随入流量和折板间距增大而增大,随折板倾角增大而减小,功率谱密度优势频段为0~2.5 Hz;非恒定流条件下折板瞬时压强自上而下依次减小,功率谱密度优势频段介于0~4.0 Hz。研究结果可为竖井折板结构防振设计提供参考。     

锅炉鼓引风机的变频节能改造

锅炉鼓风机及引风机靠风机入口的风门挡板来调节风量,效率低,造成能源浪费.通过对离心风机的变频节能原理的分析,提出具体变频改造方案,并对改造后的效果进行对比,说明采用变频调速控制方式将大大提高风机设备的运行效率,改善风机工况,节能降耗,降低生产成本,直接和间接经济效益十分明显.     

风机横向布置间距对公路隧道污染物分布的影响研究

隧道内风机布置方式对通风效率和汽车尾气净化有显著影响,为了优化隧道顶部风机横向布置,提高隧道通风效率,改善隧道内的环境质量,有效节约隧道运营通风能耗,利用计算流体软件Fluent,建立公路隧道射流通风模型,开展不同风机横向布置间距隧道内流场和污染物分布的三维数值模拟,分析隧道内流场分布、纵向CO质量分数分布和不同截面CO质量分数分布特征及规律。结果表明:风机横向布置间距对隧道内的通风和净化除尘效果都有一定的影响,流场分布与污染物分布规律相似;在风机横向布置间距为3倍风机直径时,升压折减系数为0.6154,达到最大值,此时隧道内的流场分布和污染物控制效果较好;因此,在进行风机布置时,建议将风机横向布置间距确定为3倍风机直径。     

水幕隔尘用缝隙喷口的边界流线构造与出流速度分布

为解决常规水幕除尘装置阻隔巷道或隧道的问题,基于势流叠加原理,推导缝隙喷口边界流线方程,构造喷口流线型边界线.在SolidWorks中利用流线型边界线形成二维面,拉伸得到三维结构;针对该喷口及现有锥形缝隙喷口,采用CFD软件中的Realizable k-ε湍流模型,完成内部流场的数值模拟.研究结果表明:入水口附近存在流...     

基于CFD-DEM的旋风除尘器内气固流动特性研究

为了研究旋风除尘器内气固流动特性,采用CFD-DEM耦合算法研究不同入口气体速度下旋风除尘器内颗粒流态、静压、径向速度及轴向速度分布特征。结果表明:煤屑颗粒在离心力和径向曳力的作用下以螺旋颗粒条带靠近除尘器的壁面稳定向下移动,随着入口风速的增加煤屑颗粒条带变宽,条带与除尘器的第1次接触的拐点上移,螺距减小;除尘器内部压力轴向变化较小,径向变化较大,随着入口气体速度增加,除尘器壁面附近高压区范围和压力也随之增加,除尘器上方和下方的负压区变宽并朝轴向方向延伸;随入口气体速度增加,除尘器内径向速度和轴向速度逐渐增加,煤屑颗粒在除尘器中部聚集较多,煤屑停留时间变长,入口气体速度为15 m/s时,煤屑颗粒在除尘器内停留时间最长。