本书在综合分析煤矿综放工作面粉尘特征、除尘技术和引射除尘机理的基础上,研制了安装于综放工作面液压支架上的引射除尘器,深入研究了内旋子式喷嘴的设计理论,对内旋子式喷嘴的流场和引射除尘器的流场进行了数值模拟,设计了引射除尘器性能测试实验系统,通过实验室实验对引射除尘器结构进行了优化,并在某矿综采工作面进行了现场试验。全书共分10章,主要内容包括绪论、放煤口煤尘的产生和基本特性、高压水射流及其雾化机理的研究、引射除尘基础理论、综放工作面引射除尘器设计、引射除尘器内旋子式喷嘴的设计、引射除尘器喷嘴内外流场的数值模拟、引射除尘器引射筒内部流场数值模拟、引射除尘器流场的数值模拟、引射除尘器的实验研究等。
本书可供机械工程、矿业工程、安全工程等专业的师生和工程技术人员参考和使用。
煤矿粉尘是指在煤矿开拓、掘进、回采和提升运输等生产过程中产生并能长时间悬浮于空气中的岩石和煤炭的细微颗粒,简称为矿尘。随着煤炭开采机械化水平大幅度提高,煤矿粉尘的产生也成倍增加。综合机械化放顶煤开采是集机械破煤和矿压破煤于一体的开采方法,具有出煤多、适应性强和效率高的明显优势。在采煤过程中,放顶煤液压支架不仅起着支撑采空区顶板、提供足够作业空间、推移工作面的作用,最关键的是具有放出支架上方破碎煤体的功能。在综合机械化放顶煤开采工作面,除了采煤机割煤、刮板输送机运煤产生煤尘外,液压支架的放煤、移架、架间漏煤也是煤尘的主要来源。
煤矿粉尘影响矿井安全生产,威胁职工身体健康,是煤矿五大灾害之一。煤尘化学成分与物理特性复杂,长期接触会形成弥漫性肺纤维化,尤其是呼吸性煤尘,由于体积小的特点,极易被吸入肺中,引发各类相关疾病,严重威胁工人的生命和健康。煤尘浓度较高时,不仅遮挡采煤司机的视线而导致误操作,而且加速机械的磨损,缩短精密仪器的寿命。最主要的是大量煤矿粉尘可以引发煤尘爆炸事故,从而造成严重的煤矿安全生产事故。因此煤矿的除尘、降尘工作一直是煤矿安全生产的重要任务。
翟国栋,男,1973年生,河北人。1996年至今一直在中国矿业大学(北京)从事教学和科研工作。2011年获得工学博士学位。主讲《公差与技术测量》等多门本科生和研究生课程,多次获得学校教学成果奖、教学质量奖等奖励。在机械设计、防尘除尘等领域从事科研工作,出版2本教材,1本专著,发表SCI检索、EI检索等核心期刊论文20余篇。
1 绪论
1.1 煤矿综放工作面除尘技术的研究背景
1.2 煤矿降尘除尘的主要方法
1.3 采煤工作面粉尘防治技术
1.4 喷雾降尘技术的研究进展
2 工作面煤尘的产生和基本特性
2.1 工作面的尘源及其影响因素
2.2 放煤产尘机理
2.3 煤尘的分类
2.4 煤尘的基本特性
2.5 粉尘的受力分析和运动方程
3 高压水射流及其雾化机理的研究
3.1 高压水射流及其分类
3.2 高压水射流雾化机理的国内外研究现状
3.3 自由紊动射流
3.4 旋转射流的基本理论
3.5 湍流射流
3.6 雾化过程
4 引射除尘基础理论和应用
4.1 煤尘润湿过程
4.2 高压喷雾降尘机理
4.3 引射除尘作用机理
4.4 捕尘效率及其影响因素分析
4.5 引射除尘的工程应用
5 引射除尘器设计
5.1 综放工作面引射除尘器空间尺寸的计算
5.2 引射除尘器的工作原理
5.3 引射除尘器总体结构设计
5.4 引射除尘器零部件设计
5.5 引射除尘器装配体三维视图
6 引射除尘器喷嘴的设计
6.1 喷嘴的国内外研究现状
6.2 喷嘴设计理论基础
6.3 液态工质的雾化机理
6.4 喷嘴雾化方式
6.5 喷嘴的基本结构
6.6 内旋子式喷嘴的工作原理
6.7 基于最大流量原理的喷嘴设计
6.8 基于射流理论的喷嘴设计
6.9 喷嘴系列结构参数设计
……
7 引射除尘器喷嘴内外流场的数值分析
8 引射筒内部流场的数值模拟研究
9 引射除尘器流场仿真研究
10 引射除尘器的试验研究
参考文献