高压喷雾在煤矿井下雾化特性与降尘效果的实验研究

本研究论文深入探讨了煤矿井下高压喷雾雾化特性和其对降尘效果的影响。作者通过使用自行设计的喷雾降尘实验系统，针对井下常用的螺旋型压力喷嘴，在不同工作压力下进行了详尽的实验研究。实验结果揭示了以下几个关键发现： 1. 喷雾压力与特性：随着喷雾压力的提升，喷嘴的流量显著增加，同时雾化锥角逐渐减小。这表明高压喷雾能够实现更高效的雾化，使得喷出的水滴更加细小且分布均匀。 2. 雾粒粒径与压力的关系：喷雾压力与雾粒粒径成反比，即压力越大，雾粒越小。然而，当压力达到8 MPa时，继续增加压力对雾粒粒径的减小效果减弱，可能是因为达到了一个物理限制或优化点。 3. 降尘效率：全尘和呼吸性粉尘的降尘效率随喷雾压力的增加而提升。但当喷雾压力超过8 MPa时，进一步提高压力对降尘效率的提升作用不大，表明8 MPa可能是最有效的喷雾压力范围，尤其对于减少呼吸性粉尘。 4. 喷雾降尘策略：单纯依赖提高喷雾压力来提升降尘效率并非最佳策略，特别是对于呼吸性粉尘。选择8 MPa作为喷嘴工作压力，可以在保证降尘效果的同时避免过度投资于高压设备。 5. 粉尘降尘效果与粒径：喷雾雾粒对不同粒径的粉尘降尘效果有差异。雾粒与粉尘粒径相近的颗粒降尘效果最佳；粒径小于雾粒的粉尘，降尘效率随其粒径减小而降低；大于雾粒的粉尘，降尘效率虽有所下降，但整体影响相对较小。 总结来说，这项研究为煤矿井下高压喷雾降尘技术提供了实证依据，对优化喷雾设备参数和降尘策略具有重要的指导意义，有助于减少矿井粉尘污染，保障矿工健康和安全生产。