供水压强对气水喷雾雾化粒度的影响
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桂 哲 ，刘 荣华 ，王鹏飞 ，张文 ，苟尚旭 ，舒威
（湖南科技大学 能源与安全工程学院 ，湖南 湘潭 ４１ １２０１）
摘 要 ：为 了研 究供水压 强对 气水 喷雾雾化粒度的影响 ，基于 自行设计 的气水 混合 喷雾试验 系统 ，在供 气压 强 一定 的 情况下 ，利 用 Ｓｐｒａｙｔｅｃ马 尔文粒径分析仪在 不 同供水压强下对雾场 雾化粒径进行 测量 ，用 电磁 流量计和 转子流量计对 水流 量和气流量进行 测定 ．结果表 明：当供气压 强一定 的情况下 ，随着供水压 强增 大，水流量逐 渐增加 ，气流量缓 慢减 小 ；气液 比 随供水压 强的增 大而减小 ，且减 小的幅度变缓 ，最 后几 乎保 持 不变 ；雾滴 粒径 随供水 压 强的减 小而减 小，当供水 压强 较小 时 ，气液比大 ，雾 化效果好 ，雾 滴粒径 可达 ２０ ｍ左右．
在其他行业 ，如 内燃机 、消防高压雾化、工业雾化干燥 、钢铁冶金等行业对喷嘴 的研究最为全面，气水 雾化喷嘴应运而生并得到广泛的应用 ，目前气水雾喷雾除尘在我国部分煤矿 的采掘工作面进入试验 阶 段．气水喷雾除尘是一种高效节能的除尘措施 ，气水喷雾可以在常压供水条件下得到高压喷雾效果 ，耗水
关键词 ：气水喷 雾；雾化粒度 ；供 水压强 ；实验 中图分类号 ：ＴＤ７１４ ．４ 文 献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１６７４—５８７６（２０１６）０３—００２１—０５
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｖｅｒ ａｔｏｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｂｙ ａｉｒ——ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ａｔｏｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ａｉｒ— ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ— ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａｉｒ— ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｄｕｓｔ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ， ｕｓｅｓ ｔｈｅ Ｍａｌｖｅｒｎ Ｓｐｒａｙｔｅｃ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｚｅｒ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｔａｎｔ ａｉｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ ｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｏｆ ａｉｒ ｂｌａｓｔ ａｔｏｍｉｚｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｇａｓ ｆ ｌｏｗ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｇａｓ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｓｌｏｗｓ ｄｏｗｎ； ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｇａｓ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｔ ａ ｌｏｗｅｒ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｉｒ ｂｌａｓｔ ａｔｏｍ ｉｚｅｒ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ａｔｏｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ．
２３
粒径分布．Ｓｐｒａｙｔｅｃ马尔文粒径分析仪采用专利型多散射分析技术来测量雾滴粒径 ，利用激光束穿过喷雾 区时 ，通过高达每秒 １０ ０００次的测量 ，对随时间快速改变的滴液粒度进行确定．该仪器测量宽粒度范围为 ０．１～２ ０００ ｍ，精确 度 高于 １％ ，重 复性 和 重现性 大 于 １％ ，反应 速 度快 ，通过 独特 的粒 度演变 分析 软件 能 及 时跟 踪 喷雾 粒度 的动 态变 化 的特点 ，能够满 足 本文 实验 系统 的要 求 ．
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ａｉｒ— ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙ；ａｔｏｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ；ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
随着 矿井 现代 化 建设 的加 速 ，煤 矿 开采 的机 械化 、自动 化水 平 日益 提 高 ，大 型 高集 成 机械 化 设 备在 井 下得到广泛使用 ，煤矿开采强度越来越大 ，生产效率得到了较大提高 ，粒径小于 ７仙ｍ的呼吸性粉尘的含 量随之大幅度上升．粉尘（特别是呼吸性粉尘）浓度的急剧升高 ，给井下工作人员 的身体健康和安全生产 以及设备的正常工作运行造成了极大的威胁 Ｊ．目前 ，国内外在采掘工作面采取 的主要防尘措施有通风 控尘 、煤体预注水 、喷雾降尘、除尘器抽尘净化及封闭隔尘等．其 中，喷雾降尘作为一种具有经济简便和实 用等优点的防尘措施 ，在煤矿井下得到了广泛应用 ，其降尘原理是通过喷嘴喷出的高速雾状水滴来捕获空 中漂浮的粉尘．然而从煤矿的实际的除尘应用情况来看 ，喷雾降尘的效果仍然不理想 Ｊ．
第 ３１卷 第 ３期 ２０１６年 Байду номын сангаас月
矿 业 Ｔ 程 研 究 Ｍｉｎｅｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｄｏｉ：１０．１３５８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４—５８７６．２０１６．０３．ＯＯ４
Ｖ０１．３１ Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ． ２０１６
供 水 压 强对 气 水 喷 雾 雾化 粒 度 的影 响
收 稿 日期 ：２０１５—１１—０４ 基金项 目：国家 自然科 学基金 资助项 目（５１５７４１２３）；湖南省研究生科研创新基金资助项 目（ＣＸ２０１５Ｂ５３９） 通信作者 ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｒｈｌｉｕ２００８＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ
第 ３期
桂哲 ，等 ：供水压 强对气水喷雾雾化粒度 的影 响
ＧＵＩ Ｚｈｅ，ＬＩＵ Ｒｏｎｇｈａｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｐｅｎｇｆｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｗ ｅｎ，ＧＯＵ Ｓｈａｎｇｘｕ，ＳＨＵ ｗｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｘｉａｎｇｔａｎ ４１ １２０１，Ｃｈｉｎａ）
（湖南科技大学 能源与安全工程学院 ，湖南 湘潭 ４１ １２０１）
摘 要 ：为 了研 究供水压 强对 气水 喷雾雾化粒度的影响 ，基于 自行设计 的气水 混合 喷雾试验 系统 ，在供 气压 强 一定 的 情况下 ，利 用 Ｓｐｒａｙｔｅｃ马 尔文粒径分析仪在 不 同供水压强下对雾场 雾化粒径进行 测量 ，用 电磁 流量计和 转子流量计对 水流 量和气流量进行 测定 ．结果表 明：当供气压 强一定 的情况下 ，随着供水压 强增 大，水流量逐 渐增加 ，气流量缓 慢减 小 ；气液 比 随供水压 强的增 大而减小 ，且减 小的幅度变缓 ，最 后几 乎保 持 不变 ；雾滴 粒径 随供水 压 强的减 小而减 小，当供水 压强 较小 时 ，气液比大 ，雾 化效果好 ，雾 滴粒径 可达 ２０ ｍ左右．
在其他行业 ，如 内燃机 、消防高压雾化、工业雾化干燥 、钢铁冶金等行业对喷嘴 的研究最为全面，气水 雾化喷嘴应运而生并得到广泛的应用 ，目前气水雾喷雾除尘在我国部分煤矿 的采掘工作面进入试验 阶 段．气水喷雾除尘是一种高效节能的除尘措施 ，气水喷雾可以在常压供水条件下得到高压喷雾效果 ，耗水
关键词 ：气水喷 雾；雾化粒度 ；供 水压强 ；实验 中图分类号 ：ＴＤ７１４ ．４ 文 献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１６７４—５８７６（２０１６）０３—００２１—０５
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｖｅｒ ａｔｏｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｂｙ ａｉｒ——ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ａｔｏｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ａｉｒ— ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ— ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａｉｒ— ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｄｕｓｔ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ， ｕｓｅｓ ｔｈｅ Ｍａｌｖｅｒｎ Ｓｐｒａｙｔｅｃ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｚｅｒ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｔａｎｔ ａｉｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ ｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｏｆ ａｉｒ ｂｌａｓｔ ａｔｏｍｉｚｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｇａｓ ｆ ｌｏｗ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｇａｓ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｓｌｏｗｓ ｄｏｗｎ； ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｇａｓ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｔ ａ ｌｏｗｅｒ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｉｒ ｂｌａｓｔ ａｔｏｍ ｉｚｅｒ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ａｔｏｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ．
２３
粒径分布．Ｓｐｒａｙｔｅｃ马尔文粒径分析仪采用专利型多散射分析技术来测量雾滴粒径 ，利用激光束穿过喷雾 区时 ，通过高达每秒 １０ ０００次的测量 ，对随时间快速改变的滴液粒度进行确定．该仪器测量宽粒度范围为 ０．１～２ ０００ ｍ，精确 度 高于 １％ ，重 复性 和 重现性 大 于 １％ ，反应 速 度快 ，通过 独特 的粒 度演变 分析 软件 能 及 时跟 踪 喷雾 粒度 的动 态变 化 的特点 ，能够满 足 本文 实验 系统 的要 求 ．
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ａｉｒ— ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙ；ａｔｏｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ；ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
随着 矿井 现代 化 建设 的加 速 ，煤 矿 开采 的机 械化 、自动 化水 平 日益 提 高 ，大 型 高集 成 机械 化 设 备在 井 下得到广泛使用 ，煤矿开采强度越来越大 ，生产效率得到了较大提高 ，粒径小于 ７仙ｍ的呼吸性粉尘的含 量随之大幅度上升．粉尘（特别是呼吸性粉尘）浓度的急剧升高 ，给井下工作人员 的身体健康和安全生产 以及设备的正常工作运行造成了极大的威胁 Ｊ．目前 ，国内外在采掘工作面采取 的主要防尘措施有通风 控尘 、煤体预注水 、喷雾降尘、除尘器抽尘净化及封闭隔尘等．其 中，喷雾降尘作为一种具有经济简便和实 用等优点的防尘措施 ，在煤矿井下得到了广泛应用 ，其降尘原理是通过喷嘴喷出的高速雾状水滴来捕获空 中漂浮的粉尘．然而从煤矿的实际的除尘应用情况来看 ，喷雾降尘的效果仍然不理想 Ｊ．
第 ３１卷 第 ３期 ２０１６年 Байду номын сангаас月
矿 业 Ｔ 程 研 究 Ｍｉｎｅｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｄｏｉ：１０．１３５８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４—５８７６．２０１６．０３．ＯＯ４
Ｖ０１．３１ Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ． ２０１６
供 水 压 强对 气 水 喷 雾 雾化 粒 度 的影 响
收 稿 日期 ：２０１５—１１—０４ 基金项 目：国家 自然科 学基金 资助项 目（５１５７４１２３）；湖南省研究生科研创新基金资助项 目（ＣＸ２０１５Ｂ５３９） 通信作者 ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｒｈｌｉｕ２００８＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ
第 ３期
桂哲 ，等 ：供水压 强对气水喷雾雾化粒度 的影 响
ＧＵＩ Ｚｈｅ，ＬＩＵ Ｒｏｎｇｈａｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｐｅｎｇｆｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｗ ｅｎ，ＧＯＵ Ｓｈａｎｇｘｕ，ＳＨＵ ｗｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｘｉａｎｇｔａｎ ４１ １２０１，Ｃｈｉｎａ）
