超音速动力喷雾装置结构优化及尘噪协同控制效果研究
张天1
陶爽1
葛少成2
李胜3
王长友4
穆新升1
郭雨浩1
1.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁 阜新 123000;矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁 阜新 1230002.太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西 太原 0300243.辽宁地质工程职业学院,辽宁 丹东 118302;辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁 阜新 1230004.中煤西安设计工程有限责任公司,陕西 西安 710054
摘要：超音速同轴气动喷雾降尘技术在呼吸性粉尘方面治理良好,其具有喷雾浓度高、雾滴粒径小、运动速度快等优势,但会带来严重的噪声污染,尤其是高频噪声.为解决该问题,对超音速同轴气动雾化降尘装置进行了结构优化,通过COMSOL Multiphysics软件研究了该装置优化前后拉瓦尔喷管内流场速度分布及声场分布,验证了其可行性,并结合试验,利用YSD130噪声分析仪、激光粒度分析仪、粉尘采样器开展测量,研究了不同气动压力、水流量下的喷雾噪声特性和变化规律及两喷嘴的雾滴粒径、降尘效率.结果表明:在拉瓦尔喷管内,两喷嘴声压级沿中心轴向外皆逐渐降低.优化后喷管内超音速层的厚度减小,使其所对应的声压级降低.当水流量为10 L/h时,随气动压力增大,两喷嘴声源处高频段声压级均呈增长趋势,传播方向处优化前呈先增大后减小趋势转变为上升趋势.优化后声源处声压级降低了约 16.7%,峰值声压级降低了8.5%～9.3%,传播方向处声压级降低了约 18%.气动压力为 0.4 MPa时,随水流量增大,声源处优化前声压级由一直增大转变为低频段声压级呈先上升后下降趋势,中高频段呈上升趋势,传播方向处优化前呈先增大后减小趋势转变为下降趋势.优化后喷嘴声源处声压级降低了约 9.8%,峰值声压级降低了 19.2%～20.9%,传播方向处声压级降低了约 12.7%.压力为 0.4 MPa,水流量为12 L/h时,两喷嘴雾滴数量在 50%的雾滴粒径皆在 11 μm左右,空间分布均匀.降尘效果随着测试时间的增加呈线性增长,降尘效率皆达到 84%以上.研究在保证喷雾降尘效果的同时,通过结构优化降低了雾化过程的致噪声压级,为超音速动力降尘喷雾的安全应用及粉尘、噪声的协同控制提供了理论与技术支持.
关键词：超音速同轴雾化结构优化噪声测量降尘效率喷雾效果
分类号：TD714.4(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52204216)辽宁省自然科学基金资助项目(2022-BS-331)中国博士后启动基金资助项目(2022M711456)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 2540-2549 )
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