矿井智能型气动水射流除尘设备设计与研究

摘要

矿井智能型气动水射流除尘设备主要是针对煤矿粉尘防治的焦点、难点问题而研究的，设备的推广应用可以有效降低煤矿井下的粉尘浓度，对控制煤矿职工尘肺病的发生率、改善煤矿井下职工的作业环境有一定的促进作用。
　　 矿井智能型气动水射流除尘设备主要是利用气动马达的安全特性作为动力源，结合高压水射流雾化的捕尘机理来设计的;工作原理是通过粉尘浓度传感器检测作业场所的粉尘浓度，根据浓度变化来控制风管路的开关，当风管路接通时，风管路中的压缩空气(0.5～0.6MPa)驱动气动马达工作，气动马达驱动高压柱塞泵，流经高压柱塞泵的低压水转变成高压水，再经过前段的螺旋涡流喷嘴，形成雾化射流。
　　 本文研究的具体工作如下:
　　 1、通过分析水射流的捕尘机理，明确雾化水滴粒径大小是影响捕捉呼吸型粉尘颗粒的关键因素，确定最佳捕尘雾滴粒径所需要的射流压力。
　　 2、根据设备的设计方案和工作原理，对主要部件气动马达、高压柱塞泵、控制器、雾化喷嘴等进行选型及设计计算，确定最佳参数匹配关系。建立三维模型，在此基础上进行了设备组装与制作，包括底座、配重和联轴器等。
　　 3、为了得到并分析气动马达的软特性，气动马达与高压柱塞泵之间的匹配关系，本文进行了样机的射流雾化效果及除尘效果的实验研究。
　　 由实验结果可知，设备的应用不仅可以有效提高水射流压力及雾化效果，提高捕捉煤矿井下呼吸型粉尘颗粒的效率，而且对于煤矿的粉尘综合治理将起到极为重要的作用，是一种安全、高效、节能、使用方便，成本低廉的矿用降尘新设备。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 国内外矿井粉尘防治现状

1．2 课题研究背景、来源、主要研究内容及意义

1．2．1 课题研究背景

1．2．2 课题来源

1．2．3 课题的主要工作及研究内容

1．2．4 课题研究的意义

1．3 本章小结

2 水射流除尘技术

2．1 水射流技术

2．1．1 流体的基本性质

2．1．2 水射流的喷雾洒水捕尘机理

2．1．3 射流的捕尘率与雾体分散度、作用范畴关系

2．1．4 影响喷雾洒水降尘效率的主要因素

2．2 高压水射流除尘应用

2．3 本章小结

3 气动水射流除尘设备设计思路及工作原理

3．1 设计思路

3．2 设备工作原理

3．3 设备智能化

3．4 本章小结

4 矿井智能型气动水射流除尘设备设计

4．1 矿井智能型气动水射流除尘设备基本组成

4．2 柱塞泵

4．2．1 柱塞泵概述

4．2．2 径向柱塞泵

4．2．3 轴向柱塞泵

4．2．4 柱塞泵主要参数及含义

4．2．5 柱塞泵选型

4．3 气动马达选型

4．3．1 气动马达工作原理

4．3．2 气动马达特性

4．3．3 气动马达选型

4．4 雾化喷头设计

4．4．1 旋转射流形成

4．4．2 旋转射流的基本运动方程

4．4．3 螺旋涡流喷嘴结构

4．4．4 扇形喷嘴

4．4．5 喷嘴孔径计算

4．5 控制器选型

4．5．1 粉尘测量技术

4．5．2 粉尘测量器选型

4．5．3 粉尘浓度传感器工作原理

4．5．4 AD采样程序

4．6 电磁阀选型

4．6．1 电磁阀工作原理

4．6．2 电磁阀选型

4．6．3 电磁阀特点及技术参数

4．7 本章小结

5 射流除尘工况参数匹配与除尘效果实验研究

5．1 实验内容

5．2 实验系统

5．3 实验样机制作

5．4 实验准备工作及实验过程

5．4．1 单喷嘴雾化效果实验

5．4．2 模拟井下巷道除尘实验

5．4．3 实验步骤及效果图

5．4．4 实验结果处理分析

5．4．5 数据分析

5．4．6 结论

5．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果