文丘里管射流器的主要性能参数研究Word下载.docx

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吸风量；

水雾活塞

随着放顶煤工艺的逐渐推广，放煤口成为放顶煤综采工作面的最大产尘源之一。

放煤时的瞬时粉尘浓度有时可高达万余mg/m3，对作业人员的身体健康危害性极大。

喷雾方式控制煤矿粉尘是经济的，也是有效的。

在适中的喷雾压力和较少耗水量的情况下，文丘里式喷雾降尘装置对煤矿粉尘，尤其是呼吸性粉尘的降尘效果非常明显[1]。

式中△p——孔口前后压差，Pa；

A——孔口面积，m2 

ρ——流体的密度，kg/m3；

μ——流量系数，与喷嘴出口结构有关；

q——流量，即耗水量，m3/s。

可知：

喷嘴耗水量与孔口大小及孔口前后压差有关。

2.2水流流速的计算[4]

根据理想流体连续性方程的推导公式：

式中q——喷嘴耗水量，m3/S；

d——喷嘴开口直径，m；

V——水流流速，m/s。

将式

（1）代入式

（2）计算出喷嘴流速：

2.3风速的计算

根据伯努利定理的特殊形式[5]，对于完全气体可压缩等熵流，伯努利方程变为：

式中γ——大气温度的直降率，对于双原子气体γ取1.4；

ψ——体积力场的势能，并且它只是空间位置的函数；

ρ——空气密度；

V——空气流速，根据均相流模型理论，该空气流速为喷嘴出口水流流速[4]；

C——常数。

根据图2所示，取A1及A2两断面，相对于标准大气压，取中心线为基准平面，联立伯努利方程

图2模型简图及流体断面选取

因为取管中心线为基准，即z为0，所以可得断面A2处的风速

式中，V为喷嘴水流流速。

2.4吸风量的计算

将上述所得V2代入理想流体连续性方程，即可得到吸风量：

A2为接受管截面积与喷嘴截面积的面积差，由式（7）可得出吸风量主要跟喷嘴前后压差、接受管面积、喷嘴结构及开口大小、喷管截面积有关。

3计算举例

以孔口直径1.5mm，孔口前后压差6MPa为例，由式

（1）可计算出耗水量为6.96L/min，由式（3）可得断面A1水流速度为65.7m/s，由式（5）和式（6）可得断面A2处的风速为52.2m/s，由式（7）得吸风量为16.36m3/s（接受管直径为90mm，喷管外径取为38mm）。

4文丘里管射流器的实验研究

4.1实验系统设计

实验室研究文丘里管射流器，主要考察2个参数：

射流器耗水量和吸风量。

在引射风量一定的情况下，希望耗水量越小越好，这样不但能节约用水，还可以减少对废水的处理工作。

图3测试系统

实验室测试系统如图3所示。

该系统中高压泵对进水加压，经压力表及流量计进入射流装置的喷嘴，在射流器喷管中以水雾活塞形式向外喷出。

可以用溢流阀调节系统进水压力的大小，满足实验设计的要求。

用皮托管负压计可以测得文丘里管所产生的负压值，进一步可以算出文丘里管吸风量，由流量计可以测得射流器的耗水量，计算耗水量与吸风量的比值，就可以得到文丘里管射流器的液气比[6]。

4.2实验数据收集

影响文丘里管射流器吸风量的最重要因素有：

供水压力和喷嘴结构[6]。

实验时对3种不同直径的喷嘴进行实验：

d=1.2mm；

d=1.5mm；

d=2.0mm。

实验结果如表1所示。

表1实验系统设计

从实验数据可知，当喷嘴直径d=1.5mm，压力为6MPa时，耗水量为7.1L/min，吸风量为16.92m3/min，与举例的计算值很接近，其误差值在4%以内。

由实验数据可以得到不同喷嘴开口下的耗水量、压力及吸风量（接受管直径D=90mm）之间的关系曲线如图5所示。

图5耗水量、水压、吸风量相关曲线图

5小结

通过对文丘里管射流器工作参数的理论计算，得出在装置结构确定的情况下，吸风量与耗水量的计算方法，并且通过实验数据的验证，证明该计算方法合理可用，实验结果表明对于确定结构的文丘里管射流器，其工作水压与耗水量及吸风量成线性增加关系，耗水量及吸风量的大小受工作水压的影响最大，其次是喷嘴和接受管结构等。

文中基于流体力学理论的耗水量及吸风量的计算公式，概念清晰，实用可信，为文丘里管射流装置在煤矿产尘点的推广应用提供了理论依据。