文丘里管射流器的主要性能參數(shù)研究

1、在研究文丘里管工作原理的基礎(chǔ)上，提出了確定文丘里管射流器的主要性能參數(shù)：耗水量與吸風量的計算方法，并通過實驗驗證了該計算方法的正確性，有利于文丘里管射流器在煤礦降塵工作中的進一步推廣。一關(guān)鍵詞：弓I射；吸風量；水霧活塞隨著放頂煤工藝的逐漸推廣，放煤口成為放頂煤綜采工作面的最大產(chǎn)塵源之一。放煤時的瞬時粉塵濃度有時可高達萬余 mg/m3,對作業(yè)人員的身體健康危害性極大。 噴霧方式控制煤 礦粉塵是經(jīng)濟的，也是有效的。在適中的噴霧壓力和較少耗水量的情況下， 文丘里式噴霧降 塵裝置對煤礦粉塵，尤其是呼吸性粉塵的降塵效果非常明顯1。圖1文丘里管工作原理示意圖1文丘里管射流器的工作原理1.1 文丘里管的工作

2、原理如圖1所示，高速水流經(jīng)過文丘里管的變徑后，速度急劇增大，壓力減少，從噴嘴噴出的水霧錐體，在直徑等于引射管內(nèi)徑后受管壁約束而變?yōu)閳A柱體，此水霧圓柱稱為水霧活塞， 隨著水霧從噴嘴噴出， 水霧活塞沿引射管高速運動并從噴射出口高速射出，水霧錐的后部形成真空，外部空氣源源不斷地從吸氣口吸入引射管，這些新吸進的氣體在引射噴射管內(nèi)與水霧錐碰撞混合，并隨水霧從噴射口噴出，若吸入的是含塵氣體， 則粉塵被強制在水霧中運動濕潤或粘結(jié)成較大顆粒被噴射出引射管后，很快失去在空氣中的懸浮能力而降落下來，從而實現(xiàn)降塵的目的2o1.2 文丘里管中流體流動特性分析文丘里管是利用流體在變截面管道中流速、壓力和狀態(tài)的變化來實現(xiàn)

3、預(yù)期的能量轉(zhuǎn)換的目的。因為高壓噴霧并引射含塵空氣，所以可根據(jù)稀顆粒群兩相流動中的均相流動模型，可把流經(jīng)文丘里管的霧流和含塵空氣假定為均勻、理想的流體，流動過程也是可逆且絕熱的3。文丘里管中的混合流體經(jīng)過管中變徑后， 馬赫數(shù)會有突變，即速度會有很大的變化。 在噴 嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的條件下，文丘里管中的水流速度直接影響整個裝置的吸風能力，所以，有必要進一步研究文丘里管射流器在不同噴嘴開口條件下的吸風量與耗水量的大小。2耗水量及吸風量的理論計算2.1 耗水量的計算4根據(jù)薄壁孔口流量計算及管嘴流量計算公式:式中 p孔口前后壓差，Pa;A 孔口面積，m2 | 流體的密度，kg/m3；一流量系數(shù)，與噴嘴出口

4、結(jié)構(gòu)有關(guān);q流量，即耗水量， m3/s?？芍簢娮旌乃颗c孔口大小及孔口前后壓差有關(guān)。2.2 水流流速的計算4根據(jù)理想流體連續(xù)性方程的推導(dǎo)公式：式中q 噴嘴耗水量，m3/S; d噴嘴開口直徑， m； V 水流流速，m/s。將式代入式(2)計算出噴嘴流速：2.3 風速的計算根據(jù)伯努利定理的特殊形式5,對于完全氣體可壓縮等嫡流，伯努利方程變?yōu)?十二三2+破二£(方程沿流線)(4)I式中丫 一一大氣溫度的直降率，對于雙原子氣體丫取1.4;體積力場的勢能，并且它只是空間位置的函數(shù);-空氣密度；V空氣流速，根據(jù)均相流模型理論，該空氣流速為噴嘴出口水流流速C 常數(shù)。根據(jù)圖2所示，取A1及A2兩斷

5、面，相對于標準大氣壓，取中心線為基準平面，聯(lián)立伯努 利方程圖2模型簡圖及流體斷面選取因為取管中心線為基準，即 z為0,所以可得斷面 A2處的風速式中，V為噴嘴水流流速。2.4吸風量的計算將上述所得V2代入理想流體連續(xù)性方程，即可得到吸風量:A2為接受管截面積與噴嘴截面積的面積差，由式（7）可得出吸風量主要跟噴嘴前后壓差、接受管面積、噴嘴結(jié)構(gòu)及開口大小、噴管截面積有關(guān)。3計算舉例以孔口直徑1.5mm,孔口前后壓差 6MPa為例，由式（1）可計算出耗水量為 6.96L/min ,由 式（3）可得斷面 Ai水流速度為65.7m/s,由式（5）和式（6）可得斷面 A2處的風速為52.2m/s,由 式得

6、吸風量為16.36m3/s（接受管直徑為90mm,噴管外徑取為 38mm）。4文丘里管射流器的實驗研究4.1 實驗系統(tǒng)設(shè)計實驗室研究文丘里管射流器，主要考察2個參數(shù)：射流器耗水量和吸風量。 在引射風量定的情況下，希望耗水量越小越好，這樣不但能節(jié)約用水，還可以減少對廢水的處理工作。I -油箱;2 施壓泵;3 -壓力表;4 截止牌;5 -流量計6 -文丘里管射流器門-集水罩再-負壓表；9 -溢流陶圖3測試系統(tǒng)實驗室測試系統(tǒng)如圖 3所示。該系統(tǒng)中高壓泵對進水加壓， 經(jīng)壓力表及流量計進入射流裝 置的噴嘴，在射流器噴管中以水霧活塞形式向外噴出?？梢杂靡缌鏖y調(diào)節(jié)系統(tǒng)進水壓力的大小，滿足實驗設(shè)計的要求。用皮

7、托管負壓計可以測得文丘里管所產(chǎn)生的負壓值，進一步可以算出文丘里管吸風量，由流量計可以測得射流器的耗水量，計算耗水量與吸風量的比值，就4.2 實驗數(shù)據(jù)收集影響文丘里管射流器吸風量的最重要因素有：供水壓力和噴嘴結(jié)構(gòu)6。實驗時對3種不同直徑的噴嘴進行實驗：d=1.2mm; d=1.5mm; d=2.0mm。實驗結(jié)果如表 1所示。表1實驗系統(tǒng)設(shè)計壓力/L "min"1d « L2 mmd = 1.5 mmd n 2.0 mm理風*l液氣比耗水量 min-1吸風量Zinmin'1液氣比髭/LrE加/暖風 min"1液氣比t2.057.SG1X365 93.

8、17.30M235 5工47U51/132 421851/367 04k 1丸11/235 1工61*3t/132 L33.4912.781/36625.011.761X235 26411.411/132 fl4*4IS, 151/3(57。5潭1/235 010.814,251/131 954.6016.t!1/36676.615.521/235 212. tL5.男1/131 96莊的IT.W1/367 37.116.921723S3n.317.561/135 075.3fl19.471/36747.7IS. H1/235 214419.011/132 085-7421.091ZJ67 4S.319.311723S 115門20.2117132 1從實驗數(shù)據(jù)可知，當噴嘴直徑d=1.5mm,壓力為6MPa時，耗水量為7.1L/min ,吸風量為4%以內(nèi)。由實驗數(shù)據(jù)可以得到不同噴嘴16.92m3/min,與舉例的計算值很接近，其誤差值在開口下的耗水量、壓力及吸風量（接受管直徑D=90mm）之間的關(guān)系曲線如圖 5所示。6420864204百¥*道20152車圖5耗水量、水壓、吸風量相關(guān)曲線圖5小結(jié)通過對文丘里管射流器工作參數(shù)的理論計算，得出在裝置結(jié)構(gòu)確定的情況下，吸風量與耗水量的計算方法，并且通過實驗數(shù)據(jù)的驗證， 證明該計算方法合理可用，