文丘里管射流器的主要性能参数研究.docx
《文丘里管射流器的主要性能参数研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《文丘里管射流器的主要性能参数研究.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
文丘里管射流器的主要性能参数研究
文丘里管射流器的主要性能参数研究
在研究文丘里管工作原理的基础上，提出了确定文丘里管射流器的主要性能参数：
耗水量与吸风量的计算方法，并通过实验验证了该计算方法的正确性，有利于文丘里管射流器在煤矿降尘工作中的进一步推广。
关键词：
引射；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。
升级会员 