CN110160920A - 一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统及实验方法 - Google Patents

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许长炜
彭慧天
马庆新
郭成
刘志强
杨士博
刘强
华贇
修子豪
闫嘉祎
周文杰
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Abstract

本发明公开了一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统及实验方法,属于粉尘颗粒碰撞技术领域。其包括实验罩体、粉尘释放装置、雾滴释放装置、供水装置、摄像装置及加压装置,实验罩体整体为可视化长方体结构,实验罩体的出水口为漏斗形,出水口的下方放置有收集桶;粉尘释放装置位于实验罩体的一个侧壁上,粉尘释放装置用于向实验罩体内的试验区释放粉尘颗粒;雾滴释放装置位于粉尘释放装置的相对面上,雾滴释放装置安装在可滑动机构上,摄像装置位于实验罩体的一侧,用于观察雾滴颗粒与粉尘颗粒相互碰撞凝并沉降区域。本发明可实现雾滴粉尘颗粒碰撞实验过程中的可视化,可进行不同煤种的粉尘与雾滴颗粒的碰撞实验,进行尘雾耦合凝并沉降机制研究工作。

Description

一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统及实验方法
技术领域
本发明属于粉尘颗粒碰撞技术领域,具体涉及一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统及实验方法。
背景技术
目前,我国绝大多数煤矿为地下开采,煤矿井下采掘技术和机械化程度的不断提高,以及开采强度的持续增大,一方面有效提高了井下采掘速度,但在另一方面也极大增加了井下粉尘浓度,高浓度粉尘严重危害井下工作人员的身心健康,更为重要的是,井下粉尘达到一定浓度后,易造成粉尘爆炸事故,严重威胁井下作业人员生命安全和矿井的安全高效生产。对于综采工作面这样的开放性尘源,更宜采用湿式除尘技术,现阶段湿式除尘技术中应用最广泛的是喷雾降尘,因此,研究雾滴粉尘碰撞凝并沉降机理,为现场喷雾降尘提供理论依据,提高矿井喷雾降尘效率及矿井安全生产及作业人员心理生理健康有重要的现实意义。
目前现有技术主要从从宏观角度介绍矿井粉尘防治当中的喷雾降尘技术,为揭示雾滴尘粒碰撞凝并沉降过程物理本质,然而从细观雾滴尘粒角度出发,研究尘雾耦合沉降机制,并设计一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统及实验方法并没有相关研究报道。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的技术问题,本发明提出了一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统及实验方法,可视化揭示雾滴与不同种类粉尘碰撞耦合沉降机制,可有效分析雾滴尘粒接触碰撞凝并过程及颗粒运动轨迹,并为现场喷雾降尘技术提供理论依据。
本发明的任务之一在于提供一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,其从细观雾滴尘粒角度出发,可为不同尘源的降尘技术措施提供理论依据,是揭示雾滴与不同粉尘颗粒接触碰撞过程必要的实验手段。
其采用了如下技术解决方案:
一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,其包括实验罩体、粉尘释放装置、雾滴释放装置、供水装置、摄像装置及加压装置,所述的实验罩体整体为可视化长方体结构,所述实验罩体的出水口为漏斗形,所述的出水口的下方放置有收集桶;
所述的粉尘释放装置位于所述实验罩体的一个侧壁上,所述的粉尘释放装置用于向实验罩体内的试验区释放粉尘颗粒;
所述的雾滴释放装置位于所述粉尘释放装置的相对面上,所述的雾滴释放装置安装在可滑动机构上,所述的可滑动机构包括第一滑动组和第二滑动组,所述的第一滑动组和第二滑动组分别位于所述试验罩体的相对壁上,且均包括第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨,所述的第一滑轨和第三滑轨平行设置,所述的第二滑轨垂直设置在所述第一滑轨和第三滑轨之间;所述的雾滴释放装置沿着所述第二滑轨垂向移动,沿着所述的第一滑轨和第三滑轨前后移动;
所述的雾滴释放装置与所述的供水装置、加压装置连接,通过所述供水装置向其中提供水,并通过雾滴释放装置的喷嘴排出,所述的加压装置连接有电源;
所述的摄像装置位于所述的实验罩体的一侧,用于观察雾滴颗粒与粉尘颗粒相互碰撞凝并沉降区域。
作为本发明的一个优选方案,上述的实验罩体的下方设置有支座,上述的粉尘释放装置也安装在上述支座上。
作为本发明的另一个优选方案,上述的粉尘释放装置包括不同的玻璃皿,不同的玻璃皿内盛放有不同的粉尘样品。
进一步的,上述的摄像装置包括摄像机、相机支架及补光灯,上述的摄像机连接有计算机,上述的摄像机的镜头对准雾滴颗粒与粉尘颗粒相互碰撞凝并沉降区域,并与试验区处于同一水平面。
进一步的,上述的实验罩体是由厚度为0.03-0.04m的有机玻璃制成的。
本发明的另一任务在于提供一种雾滴粉尘碰撞凝并实验方法,其采用上述的一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,实验方法依次包括以下步骤:
a、将预先干燥的煤粉放入粉尘释放装置内;
b、调整摄像装置准备拍摄;
c、打开粉尘释放装置的开关,待有煤尘通过管口进入拍摄区域时,点击拍摄按钮,开始拍摄;
d、打开雾滴释放装置的加压装置,调节喷嘴流量,调整喷嘴角度位置,使雾场少量雾滴与粉尘颗粒接触;
e、观察计算机上实时录像,录制适当时间,点击停止拍摄保存录像至计算机。
与现有技术相比,本发明带来了以下有益技术效果:
本发明实验系统结构简单,可实现雾滴粉尘颗粒碰撞实验过程中的可视化,可进行不同煤种的粉尘与雾滴颗粒的碰撞实验,进行尘雾耦合凝并沉降机制研究工作,可为不同尘源的降尘技术措施提供理论依据,可为不同尘源的喷雾防尘技术提供有效的技术和理论支持,具有广泛的适用性和较强的创新性。
本发明实验方法操作简便,易于操作。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明:
图1为本发明雾滴粉尘碰撞凝并实验系统的结构简图;
图2是本发明中雾滴粉尘碰撞凝并实验系统的局部视图;
图中:1、实验罩体,2、粉尘释放装置,3、雾滴释放装置,4、可滑动机构,5、支座,6、实验管路,7、补光灯,8、摄像机,9、计算机,10、废水收集桶,11、储水桶,12、加压装置。
具体实施方式
本发明提出了一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统及实验方法,为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确,下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
结合图1和图2所示,本发明一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,包括实验罩体1、粉尘释放装置2、雾滴释放装置3、可滑动机构4、支座5、补光灯7、摄像机8、计算机9、废水收集桶10、储水桶11、加压装置12,在实验罩体1的下方安装有支座5,实验罩体1其形状为长方体,支座5类似于四根桌角,分别安装在实验罩体的四个角上。
实验罩体1为无色透明结构,由钢骨架结构进行支撑,实验罩体的下方由支座进行支撑,实验罩体1底部为凹型,底端开口连接排水口,排水口的下方为废水收集桶10,用于收集废水。
上述的粉尘释放装置安装在实验罩体内,粉尘释放装置包括粉尘填料器、粉尘发射器、外管及几个不同的玻璃器皿,不同的玻璃器皿内可放置不同的粉尘样品,通过粉尘发射器向实验罩体的试验区域内释放粉尘,其具体如何释放借鉴现有技术即可实现。
作为本发明的主要改进点,雾滴释放装置3安装在于粉尘释放装置相对侧的可滑动机构4上,可滑动机构包括第一滑动组和第二滑动组,第一滑动组和第二滑动组分别位于试验罩体的相对壁上,且均包括第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨,第一滑轨和第三滑轨平行设置,第二滑轨垂直设置在第一滑轨和第三滑轨之间;雾滴释放装置沿着第二滑轨垂向移动,沿着第一滑轨和第三滑轨前后移动;将喷嘴固定在两个第二滑轨之间的横向连杆上,随着雾滴释放装置的相对移动,位于雾滴释放装置上的喷嘴也可上下、前后移动。
雾滴释放装置的喷嘴连接实验管路6、加压装置12及储水桶,加压装置12位于实验罩体外2-3m,加压装置连接有电源,通过接通电源即可实现加压。
摄像机8镜头对准雾滴颗粒与粉尘颗粒相互碰撞凝并沉降区域,与试验区域处于同一水平面,可清晰地拍摄粒径为5μm以上的颗粒碰撞过程。摄像机8连接计算机9,以便储存实验视频进行后处理。通过观察实验录像分析雾滴粉尘凝并沉降过程,更加高效的研究不同煤种的粉尘与雾滴凝并沉降规律,从而得到尘雾耦合沉降的最佳参数,为科学合理的湿式除尘器的研制提供了理论技术支持。
本发明一种雾滴粉尘碰撞凝并实验方法,包括以下步骤:
(1)将预先干燥的煤粉放入粉尘释放装置内;
(2)将摄像机与计算机相连,打开补光灯,调整高速摄像机焦距,使拍摄区域成像清晰,准备拍摄;
(3)打开粉尘释放装置的开关,待有煤尘通过管口进入拍摄区域时,点击拍摄按钮,开始拍摄;
(4)打开液滴释放装置的加压装置,调节喷嘴流量,调整喷嘴角度位置,使雾场少量雾滴与粉尘颗粒接触;
(5)观察计算机上实时录像,录制适当时间,点击停止拍摄保存录像至计算机,观看录像是否捕捉到清晰的雾滴尘粒碰撞凝并画面,若未捕捉到有效画面,则重新拍摄,直至拍摄到清晰的雾滴尘粒碰撞过程。
本发明可实现雾滴粉尘颗粒碰撞实验过程中的可视化,可进行不同煤种的粉尘与雾滴颗粒的碰撞实验,进行尘雾耦合凝并沉降机制研究工作,可为不同尘源的降尘技术措施提供理论依据,可为不同尘源的喷雾防尘技术提供有效的技术和理论支持,具有广泛的适用性和较强的创新性。
本发明未述及的部分借鉴现有技术即可实现。
需要说明的是,本领域技术人员在本发明的启示下所作出的等同替换均应当在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,其包括实验罩体、粉尘释放装置、雾滴释放装置、供水装置、摄像装置及加压装置,其特征在于:
所述的实验罩体整体为可视化长方体结构,所述实验罩体的出水口为漏斗形,所述的出水口的下方放置有收集桶;
所述的粉尘释放装置位于所述实验罩体的一个侧壁上,所述的粉尘释放装置用于向实验罩体内的试验区释放粉尘颗粒;
所述的雾滴释放装置位于所述粉尘释放装置的相对面上,所述的雾滴释放装置安装在可滑动机构上,所述的可滑动机构包括第一滑动组和第二滑动组,所述的第一滑动组和第二滑动组分别位于所述试验罩体的相对壁上,且均包括第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨,所述的第一滑轨和第三滑轨平行设置,所述的第二滑轨垂直设置在所述第一滑轨和第三滑轨之间;所述的雾滴释放装置沿着所述第二滑轨垂向移动,沿着所述的第一滑轨和第三滑轨前后移动;
所述的雾滴释放装置与所述的供水装置、加压装置连接,通过所述供水装置向其中提供水,并通过雾滴释放装置的喷嘴排出,所述的加压装置连接有电源;
所述的摄像装置位于所述的实验罩体的一侧,用于观察雾滴颗粒与粉尘颗粒相互碰撞凝并沉降区域。
2.根据权利要求1所述的一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,其特征在于:所述的实验罩体的下方设置有支座,所述的粉尘释放装置也安装在所述支座上。
3.根据权利要求2所述的一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,其特征在于:所述的粉尘释放装置包括不同的玻璃皿,不同的玻璃皿内盛放有不同的粉尘样品。
4.根据权利要求3所述的一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,其特征在于:所述的摄像装置包括摄像机、相机支架及补光灯,所述的摄像机连接有计算机,所述的摄像机的镜头对准雾滴颗粒与粉尘颗粒相互碰撞凝并沉降区域,并与试验区处于同一水平面。
5.根据权利要求4所述的一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,其特征在于:所述的实验罩体是由厚度为0.03-0.04m的有机玻璃制成的。
6.一种雾滴粉尘碰撞凝并实验方法,其特征在于,其采用权利要求1-5任一项所述的一种雾滴粉尘碰撞凝并实验系统,所述实验方法依次包括以下步骤:
a、将预先干燥的煤粉放入粉尘释放装置内;
b、调整摄像装置准备拍摄;
c、打开粉尘释放装置的开关,待有煤尘通过管口进入拍摄区域时,点击拍摄按钮,开始拍摄;
d、打开雾滴释放装置的加压装置,调节喷嘴流量,调整喷嘴角度位置,使雾场少量雾滴与粉尘颗粒接触;
e、观察计算机上实时录像,录制适当时间,点击停止拍摄保存录像至计算机。
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