無(wu)動力抑塵導料槽設計理(li)論與技(ji)術

摘(zhai)要：帶式輸(shu)送機是重(zhong)要的連(lian)續輸(shu)送設備，廣泛應(ying)用于煤(mei)炭、鋼鐵、冶金、采(cai)礦、制藥等(deng)與國計民生(sheng)息息相關的國家命脈行(xing)業。本(ben)文對物料轉運過程和(he)粉塵產生(sheng)機理進(jin)行(xing)了(le)深(shen)(shen)入分(fen)(fen)析(xi)。利用離散(san)元分(fen)(fen)析(xi)軟(ruan)件對料流在頭部護罩、落料管以(yi)及(ji)導料槽中(zhong)的運動(dong)進(jin)行(xing)了(le)離散(san)元分(fen)(fen)析(xi)，利用計算流體力(li)學軟(ruan)件對導料槽中(zhong)氣固(gu)兩相的運動(dong)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)(shen)入探(tan)討。

關鍵詞：帶式(shi)輸送機；轉運站；離(li)散(san)元；導料槽；無動力抑塵(chen)

1 概述

工業生產和(he)生活中(zhong)使用(yong)的(de)物料包括(kuo)燃煤、碎石、砂、水泥(ni)、糧食(shi)等(deng)，可(ke)單機獨(du)立輸(shu)送(song)，也可(ke)多(duo)(duo)(duo)臺輸(shu)送(song)機聯合(he)輸(shu)送(song)，亦或聯合(he)其它輸(shu)送(song)設備組成水平或傾斜的(de)輸(shu)送(song)系統(tong)，以(yi)滿足多(duo)(duo)(duo)線路、多(duo)(duo)(duo)方向等(deng)不(bu)同(tong)布置形(xing)式工藝的(de)需要(yao)，輸(shu)送(song)機轉載(zai)點是必不(bu)可(ke)少的(de)輔助設施，通常也稱為轉運(yun)站。

轉運(yun)站通常還需要配備(bei)相(xiang)應的配套設施。如除塵器、破拱器、物料阻塞信號(hao)裝置、排污(wu)(wu)裝置和噴淋(lin)裝置等。其主要目的是(shi)保證轉運(yun)站設備(bei)的可(ke)靠性，減少轉運(yun)過程中(zhong)產生的粉塵污(wu)(wu)染。

1.1 國外帶式輸(shu)送機(ji)轉載(zai)點(dian)研究現狀

針(zhen)對傳統帶式(shi)輸(shu)送機轉(zhuan)運站存在的各種問題，國外(wai)率先提出新型帶式(shi)輸(shu)送機轉(zhuan)運站解決方案。國外(wai)某公司的新型轉(zhuan)運站采用(yong)IFT（控(kong)制(zhi)料(liao)(liao)流運動(dong)技(ji)術），通過控(kong)制(zhi)物料(liao)(liao)流動(dong)，減少粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)產生，降低誘導(dao)氣流速(su)度(du)，配合新型無動(dong)力抑塵(chen)(chen)(chen)或(huo)微動(dong)力除塵(chen)(chen)(chen)系統實現粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)自然沉降，無需(xu)使用(yong)大功率除塵(chen)(chen)(chen)設備。

1.2 國內帶式輸送機轉載點研究現狀(zhuang)

與(yu)國(guo)外產品相比，國(guo)內新型(xing)轉運站的堵(du)料和粉塵超標現象依然(ran)非常嚴重。主要(yao)原因是理論基(ji)礎(chu)薄弱(ruo)，未(wei)對轉載點堵(du)料和粉(fen)塵(chen)超標現象的根本原因進行(xing)深入探究(jiu)。隨著環保意識的不斷增強，限制排放(fang)的相關法令不斷出臺，轉運站(zhan)車間(jian)粉(fen)塵(chen)含(han)量嚴重(zhong)超標逐漸引起相關部門(men)的重(zhong)視(shi)。

圖1 設計安(an)裝的轉運站

國內現有多家公司及設計(ji)機構開始嘗試設計(ji)新(xin)型轉(zhuan)運(yun)站(zhan)，采用(yong)3-DEM技術對轉(zhuan)運(yun)站(zhan)進行改進。通(tong)過(guo)使用(yong)空間布置和截面形狀更(geng)合理的落煤管，抑制(zhi)了粉(fen)塵產(chan)生(sheng)。通(tong)過(guo)使用(yong)阻(zu)尼系統降低誘導氣流的速度(du)，緩解了轉(zhuan)運(yun)站(zhan)粉(fen)塵超標的問(wen)題。

圖2 曲線落料(liao)管示(shi)意(yi)模型及國內(nei)某公司(si)的導(dao)料(liao)槽方案

1.3 本文工(gong)作

本文主(zhu)要分析傳統帶(dai)式輸送機轉運(yun)站(zhan)存(cun)在(zai)的(de)問題(ti)(ti)以及(ji)問題(ti)(ti)產生(sheng)的(de)原因，研究物料(liao)(liao)流在(zai)運(yun)動過(guo)程中對落料(liao)(liao)管(guan)以及(ji)導料(liao)(liao)槽中氣流的(de)激勵作用，提出導料(liao)(liao)槽標(biao)準化(hua)模(mo)塊，為轉運(yun)站(zhan)快速(su)標(biao)準化(hua)設(she)計奠定了基(ji)礎。

使用(yong)離散元分析軟件對(dui)新型(xing)落料(liao)管(guan)(guan)中物料(liao)流(liu)走向、料(liao)流(liu)截面形(xing)狀以(yi)(yi)及(ji)(ji)料(liao)流(liu)速度控(kong)制進行(xing)了(le)計(ji)算(suan)和驗證，使用(yong)計(ji)算(suan)流(liu)體力(li)學(xue)軟件對(dui)落料(liao)管(guan)(guan)以(yi)(yi)及(ji)(ji)導料(liao)槽中的粉塵運(yun)動進行(xing)了(le)分析，為阻尼擋簾的安裝和布置提供了(le)理論參考。結合氣(qi)固兩(liang)相流(liu)分析，確定(ding)物料(liao)流(liu)在運(yun)動過程中對(dui)落料(liao)管(guan)(guan)及(ji)(ji)導料(liao)槽中氣(qi)體的擾動作用(yong)，為設計(ji)形(xing)狀合理和落料(liao)管(guan)(guan)和導料(liao)槽奠定(ding)一定(ding)的理論基礎。

2 轉運站方案(an)介紹

2.1 轉運站(zhan)空間曲線(xian)落料管

傳(chuan)統(tong)落料管（圖3）設計(ji)簡單，加工(gong)難度小，生產(chan)成(cheng)本低。但存在缺陷：

（1）料流與(yu)管壁(bi)沖擊嚴重(zhong)；

（2）誘導氣流速(su)度較快，粉塵大；

（3）料流(liu)垂直沖(chong)擊受料輸送(song)帶。

新型落(luo)料(liao)管多采(cai)用多邊形截面，也采(cai)用圓(yuan)形截面落(luo)料(liao)管。如圖(tu)4所(suo)示。使用空間曲(qu)線落(luo)料(liao)管能(neng)夠減少緩沖設備(bei)的使用，并(bing)實現：

           圖3 傳統(tong)落(luo)料管 ;              

圖4 曲線落料管（新型轉運(yun)站部(bu)分）

（1）通過(guo)空間布置(zhi)形(xing)式合理的落料(liao)管承接物料(liao)，保證物料(liao)流和落料(liao)管以及其它設備之間的沖擊(ji)夾角小于20度；

（2）通過截面形式合理(li)的(de)(de)落料管，將物(wu)料流進行收集、匯聚，保(bao)證物(wu)料流的(de)(de)整體性(xing)，以減少(shao)其對落料管中空氣的(de)(de)誘導作用，降低誘導氣流的(de)(de)速(su)度；

（3）通過落料(liao)管(guan)將物料(liao)匯集和梳理，降低(di)物料(liao)流(liu)的速度，進一(yi)步減小物料(liao)流(liu)對落料(liao)管(guan)中(zhong)空氣的誘導作用；

（4）末(mo)段落(luo)料(liao)管設計合(he)理弧(hu)度(du)，保證料(liao)流從落(luo)料(liao)管轉移(yi)至(zhi)受(shou)料(liao)輸(shu)(shu)送(song)帶時，料(liao)流沿輸(shu)(shu)送(song)帶運行方向的分(fen)速度(du)和輸(shu)(shu)送(song)帶的運行速度(du)盡量接近，兩(liang)者速度(du)差不(bu)應超過10%，以減小(xiao)物(wu)料(liao)流摩擦沖擊(ji)對輸(shu)(shu)送(song)帶造成的損害；

（5）末段落料(liao)管應控制(zhi)輸(shu)送(song)(song)帶垂(chui)直方向料(liao)流(liu)分(fen)速度，將此速度控制(zhi)在較小范圍內(nei)，以減少物料(liao)流(liu)對(dui)輸(shu)送(song)(song)帶造成的沖(chong)擊，延(yan)長(chang)輸(shu)送(song)(song)帶使用壽命；

（6）末端(duan)落(luo)料(liao)管應(ying)控制物料(liao)流(liu)的截面形狀(zhuang)，應(ying)與輸送帶槽型形狀(zhuang)相似，同(tong)時保(bao)證料(liao)流(liu)截面形狀(zhuang)對稱，以保(bao)證物料(liao)轉移的過程平(ping)穩、順(shun)暢，避免輸送帶偏載問題(ti)發生。

2.2 無動力(li)抑塵(chen)導料槽(cao)

隨著對(dui)帶式輸(shu)送機輸(shu)送量和輸(shu)送速度的(de)要(yao)求(qiu)不斷提高(gao)、對(dui)粉塵逸出(chu)量提出(chu)嚴格要(yao)求(qiu)，傳統導料槽(cao)（圖5）已經無法滿足新型(xing)輸(shu)送機轉(zhuan)運站的(de)工作要(yao)求(qiu)。故在新型(xing)轉(zhuan)運站中，使(shi)用新型(xing)模塊(kuai)化(hua)導料槽(cao)如(ru)圖6所(suo)示。

使用模塊化導(dao)料槽(cao)，優點主要體現在：

（1）模(mo)塊(kuai)化設(she)計，降低生產成本，用戶可根(gen)據現場實際情(qing)況(kuang)對(dui)導料槽進行模(mo)塊(kuai)化拼接(jie)，對(dui)防塵阻(zu)尼簾(lian)的懸掛自行進行調整(zheng)；

圖(tu)5 傳統帶式輸送(song)機導料槽   

圖6 無(wu)動(dong)力抑塵導料槽(cao)

（2）通(tong)過縱向(xiang)搭(da)接導料槽(cao)側壁(bi)模塊(kuai)，能(neng)夠(gou)在流(liu)(liu)場(chang)中造成多塊(kuai)擴容區域，增強導料槽(cao)流(liu)(liu)場(chang)湍流(liu)(liu)動能(neng)，增大氣流(liu)(liu)振動頻率和振幅(fu)，促(cu)進能(neng)量耗散，易于粉塵(chen)沉降；

（3）結(jie)合(he)擴容區，合(he)理布置防(fang)塵(chen)阻尼(ni)擋簾。能夠不斷改變誘導氣(qi)流(liu)方(fang)向，進(jin)(jin)一步擴大(da)湍(tuan)流(liu)范圍，降低氣(qi)流(liu)速度，促(cu)進(jin)(jin)粉塵(chen)沉降。

（4）導(dao)料(liao)槽(cao)與輸(shu)送(song)帶接觸位置使用(yong)雙(shuang)層或(huo)多(duo)層防逸裙邊(bian)，防止大塊物料(liao)飛濺同(tong)時能(neng)夠有效(xiao)控(kong)制細小粉(fen)塵(chen)顆粒從輸(shu)送(song)帶和導(dao)料(liao)槽(cao)側壁夾(jia)縫處飛出。導(dao)料(liao)槽(cao)加(jia)裝阻尼簾后，造成局部區域壓(ya)力增(zeng)大，氣流(liu)可能(neng)夾(jia)帶粉(fen)塵(chen)從裙邊(bian)處飛出。因此雙(shuang)層或(huo)多(duo)層防塵(chen)裙邊(bian)能(neng)夠有效(xiao)避免這一現象的發(fa)生；

（5）輸送帶(dai)受(shou)料(liao)區域應配合(he)緩(huan)沖(chong)(chong)床使(shi)用。緩(huan)沖(chong)(chong)床高彈性(xing)特(te)種橡膠對輸送帶(dai)提供了強有力的支撐，大大降低料(liao)流對輸送帶(dai)的沖(chong)(chong)擊。由于緩(huan)沖(chong)(chong)條和(he)輸送帶(dai)之間為面(mian)接觸，能(neng)夠(gou)和(he)防逸裙邊協同作用，實現導料(liao)槽無縫密封。

3 散(san)體物料運動仿(fang)真

隨著(zhu)計(ji)算機技(ji)術的高速發展(zhan)、數值(zhi)方法和現代力學的不斷成熟，離散(san)元素法開始逐漸應用于顆(ke)粒材料(liao)的分析計(ji)算和仿真驗證。

3.1 無動力抑塵(chen)導料槽模型建(jian)立

設(she)計并繪制新(xin)型無動力抑塵導料槽(cao)三維模型。如圖7所示。

3.2 空間(jian)曲線落煤管以及接(jie)頭設計(ji)

物料(liao)流(liu)經頭(tou)罩拋出后到(dao)達受料(liao)輸送帶(dai)之前大部分運動在落料(liao)管中完成。

圖(tu)7 無動力抑塵導料槽（不(bu)含上護(hu)板）      

3.3 轉運站整體三(san)維模型

圖9 新(xin)型(xing)轉運站(zhan)總體(ti)三維模型(xing)

3.4 仿真參(can)數的確定

在EDEM軟(ruan)件仿真(zhen)過(guo)程中(zhong)，參(can)(can)數(shu)(shu)設(she)定會影響仿真(zhen)結果的準確(que)性和(he)仿真(zhen)時間的長(chang)短。通過(guo)查找資料(liao)、理(li)論(lun)計(ji)算和(he)現場試驗，我(wo)們Z終確(que)定仿真(zhen)過(guo)程中(zhong)重要計(ji)算參(can)(can)數(shu)(shu)。表(biao)(biao)1為(wei)材料(liao)屬性表(biao)(biao)。表(biao)(biao)2為(wei)接(jie)觸屬性表(biao)(biao)。

表1 仿真(zhen)材料屬性表

表2   接觸屬性表(biao)

3.5 仿真時間步(bu)長

仿真時(shi)(shi)間(jian)步長、仿真計(ji)算(suan)時(shi)(shi)間(jian)以及(ji)計(ji)算(suan)網格(ge)尺寸對于仿真結(jie)果是否收斂，以及(ji)仿真結(jie)果的(de)準確(que)性起到至關重(zhong)要的(de)作用。

選擇合適的(de)網格尺寸和計算(suan)(suan)時間步長非常(chang)重要(yao)。根據仿真物料的(de)物理性質(zhi)，計算(suan)(suan)時間步長可由式（1）得出(chu)：       ;        

3.6 仿真計算

完成(cheng)參(can)數設定之后，仿(fang)真過(guo)程交由計算機完成(cheng)，無需人工(gong)干預。圖(tu)10和圖(tu)11分別是(shi)轉運站(zhan)港口直接供煤和煤倉間供煤的仿(fang)真圖(tu)形(xing)。

圖10 轉(zhuan)運(yun)站港口供(gong)煤仿真圖形

圖11 轉(zhuan)運站(zhan)煤(mei)倉間供煤(mei)仿真圖形

料(liao)流進入(ru)空間曲線落料(liao)管后，速度逐漸降低。整個過程未(wei)出現(xian)明顯沖擊現(xian)象。料(liao)流運動穩定，減少落料(liao)管磨(mo)損(sun)同(tong)時，有一定抑塵效果。

料流在到達輸(shu)送(song)帶(dai)瞬間(jian)，速度(du)發生(sheng)變化，對輸(shu)送(song)帶(dai)造成一定程度(du)沖(chong)擊。故料流顏色(se)在此處發生(sheng)變化。可見，該轉運站方案一定程度(du)上緩解了傳統設計思路存在的問題(ti)(ti)。但是仍有許(xu)多細節存在問題(ti)(ti)，需要Z終結合現場實際情況進調整。

4 無動(dong)力抑(yi)塵導料槽

4.1 懸浮粉塵顆粒受力分析和運動分析

設計新型無動(dong)力(li)抑塵(chen)導(dao)(dao)料(liao)槽(cao)，涉及多(duo)學(xue)科(ke)多(duo)研究領域。如(ru)果要進一步改(gai)shan導(dao)(dao)料(liao)槽(cao)以(yi)及相關(guan)設備的(de)除塵(chen)效果，就必須對(dui)懸浮在(zai)落料(liao)管(guan)和(he)導(dao)(dao)料(liao)槽(cao)之中粉塵(chen)顆粒的(de)受力(li)情況(kuang)和(he)運動(dong)狀(zhuang)態進入(ru)深入(ru)研究。將帶動(dong)粉塵(chen)顆粒的(de)誘導(dao)(dao)氣(qi)流看作是導(dao)(dao)料(liao)槽(cao)中的(de)流體相。

根據現場實測粉(fen)(fen)塵(chen)濃度(du)，帶式(shi)輸送機導(dao)料(liao)槽氣(qi)(qi)固兩(liang)相(xiang)流為稀疏懸浮氣(qi)(qi)固兩(liang)相(xiang)流。粉(fen)(fen)塵(chen)顆(ke)粒(li)的濃度(du)相(xiang)對較低(di)，誘導(dao)氣(qi)(qi)流主導(dao)整個導(dao)料(liao)槽中氣(qi)(qi)固兩(liang)相(xiang)的運動形態，空氣(qi)(qi)夾雜粉(fen)(fen)塵(chen)顆(ke)粒(li)運動，并且(qie)是粉(fen)(fen)塵(chen)顆(ke)粒(li)的動力來源(yuan)。

作(zuo)用(yong)(yong)在粉塵顆粒(li)上的主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)(yong)力見表3：

式中：

m_p——粉塵顆粒的質(zhi)量，kg；

d_p——粉(fen)塵顆粒直徑，m；

C_p——表示阻力大小和性質(zhi)的系(xi)數(shu)；

G——重力加速度, m/s²;

U_p——誘導氣流(liu)的運動速(su)度, m/s。

4.2 導料槽粉塵運動規律和流場(chang)性(xing)質

粉塵顆(ke)粒(li)(li)(li)在導料槽流場中主要以兩(liang)種運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)形(xing)式運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)。首先受(shou)氣(qi)體相(xiang)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，粉塵顆(ke)粒(li)(li)(li)隨(sui)(sui)誘(you)導氣(qi)流做“漂浮運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)”。其(qi)次就是(shi)粉塵顆(ke)粒(li)(li)(li)在重力作(zuo)用(yong)下的(de)(de)(de)沉降運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)。兩(liang)種簡(jian)單的(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)狀態疊加起來，其(qi)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)形(xing)式就會變(bian)得非常(chang)復雜(za)。粒(li)(li)(li)徑較小(xiao)的(de)(de)(de)粉塵顆(ke)粒(li)(li)(li)受(shou)到氣(qi)體相(xiang)的(de)(de)(de)影響很大，反(fan)過(guo)來粒(li)(li)(li)徑較大的(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)(li)(li)又會影響氣(qi)體相(xiang)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)。這(zhe)樣，研究導料槽中氣(qi)固兩(liang)相(xiang)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)規律變(bian)得非常(chang)困難。當粉塵顆(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)粒(li)(li)(li)徑超過(guo)10微米(mi)時，幾乎垂直下落至輸送帶上。小(xiao)于0.5微米(mi)的(de)(de)(de)粉塵顆(ke)粒(li)(li)(li)會隨(sui)(sui)著氣(qi)相(xiang)發生(sheng)漂移(yi)。這(zhe)種漂移(yi)呈現出移(yi)動(dong)(dong)(dong)隨(sui)(sui)機性，是(shi)一(yi)種紊流的(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)狀態。

導料(liao)槽中流(liu)場(chang)形態復(fu)雜(za)，存(cun)在(zai)很(hen)多小尺寸渦流(liu)和渦流(liu)場(chang)。尤其是無動力抑塵導料(liao)槽，由于阻尼擋簾的存(cun)在(zai)，通常小渦流(liu)場(chang)極多，如(ru)圖12所(suo)示。本文采用(yong)歐拉(la)法對復(fu)雜(za)湍流(liu)場(chang)進行研究。

輸(shu)送機轉運站導料槽(cao)中(zhong)粉塵顆粒的(de)運動(dong)(dong)為(wei)典型氣(qi)固(gu)兩(liang)相(xiang)(xiang)運動(dong)(dong)。為(wei)了準確(que)模(mo)(mo)(mo)擬粉塵的(de)運動(dong)(dong)過程，我(wo)們采用歐(ou)拉坐(zuo)標滑移擴散(san)模(mo)(mo)(mo)型。使用這種模(mo)(mo)(mo)型，我(wo)們能夠準確(que)判斷固(gu)相(xiang)(xiang)-固(gu)相(xiang)(xiang)、氣(qi)相(xiang)(xiang)-氣(qi)相(xiang)(xiang)、固(gu)相(xiang)(xiang)-氣(qi)相(xiang)(xiang)之間的(de)動(dong)(dong)量(liang)、能量(liang)和質量(liang)的(de)傳遞。該模(mo)(mo)(mo)型準確(que)考(kao)慮到整個顆粒群紊流(liu)擴散(san)，并充(chong)分考(kao)慮到由(you)于(yu)氣(qi)固(gu)兩(liang)相(xiang)(xiang)初始(shi)能量(liang)不(bu)同而造成(cheng)的(de)平均速度滑移。該模(mo)(mo)(mo)型中(zhong)，我(wo)們定義(yi)：

（1）不同(tong)空間節點上，氣固兩相具有不同(tong)的(de)運(yun)動(dong)速度(du)的(de)體積分(fen)數；

（2）固體顆粒相溫度(du)、速度(du)以(yi)及體積分(fen)數連續分(fen)布；

（3）由(you)于各(ge)項(xiang)初始能量不同，流場中主(zhu)要運動是顆粒間(jian)滑移，通(tong)常由(you)時均速度差異(yi)導致，擴散飄移運動為其(qi)次。

圖12 導料槽中粉(fen)塵顆粒(li)運動軌(gui)跡

顆粒湍(tuan)流擴散系數：

4.3 導料(liao)槽內粉塵(chen)運動分(fen)析

完成理論(lun)準備工作之(zhi)后，采用(yong)計(ji)算流體力(li)學軟(ruan)件FLUENT，對導(dao)料槽中(zhong)兩相(xiang)流的運動狀態進行分(fen)析(xi)。FLUENT軟(ruan)件分(fen)析(xi)的主要流程(cheng)見下圖13：

4.3.1數值參(can)數初始(shi)化和邊界條件設(she)定(ding)

根據電廠(chang)輸煤轉運(yun)站實測數據，我們對模擬參數進行設(she)定。

4.3.1.1 計算(suan)模型的設定

（1）計算求(qiu)解器(qi)的設定

（2）湍流模型的選(xuan)擇(ze)

（3）能量(liang)方程的開啟和關閉

（4）離散相(xiang)的(de)開啟和關閉

圖13 Fluent 軟件計算流程(cheng)圖

表4 計算模型的設定表

4.3.1.2 固體顆(ke)粒相(xiang)（離散相(xiang)）參數設定

表5 導料槽中粉塵(chen)顆(ke)粒相即離散(san)相的參數見表

表6 粉(fen)塵顆粒參(can)數設定(ding)見表

4.3.1.3 邊界條件的設定

（1）入口邊界條件

（2）水力直徑(jing)

表7 邊界(jie)條件參(can)數表

4.3.2計(ji)算結果

根(gen)據流(liu)(liu)體力(li)學相關知識，設想若干種加速導料(liao)槽粉(fen)塵沉降的方法，并對(dui)其進行流(liu)(liu)體動力(li)學仿真(zhen)，仿真(zhen)結果如下。

4.3.2.1 傳統導料槽(cao)仿真結果分析

（1）如圖14所示，末端落料(liao)管和導料(liao)槽(cao)成90°夾角，粉塵進(jin)入導料(liao)槽(cao)后，在沖擊點左側區域出(chu)現速(su)度Z大值，隨后氣流速(su)度向左逐漸趨于(yu)平(ping)(ping)緩(huan)，氣體趨于(yu)平(ping)(ping)穩運行，Z終(zhong)保持恒定速(su)度從(cong)左側出(chu)口流出(chu)。

（2）如圖15所示，導(dao)料(liao)槽中(zhong)(zhong)湍流(liu)(liu)強度在落(luo)料(liao)管入口處左側(ce)區域出(chu)現(xian)Z大(da)值。此處，流(liu)(liu)體做湍流(liu)(liu)運(yun)(yun)動，即導(dao)料(liao)槽中(zhong)(zhong)氣體流(liu)(liu)線發生(sheng)波浪(lang)式變化，振動頻率和(he)振幅隨即發生(sheng)變化，此處開(kai)始有小渦旋產生(sheng)。由于湍流(liu)(liu)運(yun)(yun)動的(de)作用，此處運(yun)(yun)動阻力較大(da)，導(dao)料(liao)槽中(zhong)(zhong)夾雜粉塵的(de)氣體能量(liang)產生(sheng)損耗。之后湍流(liu)(liu)運(yun)(yun)動逐漸減弱，圖中(zhong)(zhong)自落(luo)料(liao)管入口處開(kai)始，越(yue)接(jie)近導(dao)料(liao)槽左端出(chu)口，湍流(liu)(liu)動能越(yue)弱。

圖(tu)(tu)14 傳統導料槽氣固(gu)兩(liang)相速度等值線(xian)分(fen)布圖(tu)(tu)      

圖15 傳統導料槽(cao)湍流動能等(deng)值線分布圖

（3）如圖16所示，粉塵顆(ke)粒(li)(li)被(bei)誘(you)(you)導氣流攜帶(dai)進入導料槽(cao)，隨即(ji)運(yun)動(dong)方(fang)向發生變化。由于在落料管(guan)入口處(chu)誘(you)(you)導風出現小渦旋(xuan)，粉塵顆(ke)粒(li)(li)在此處(chu)隨誘(you)(you)導風一起做回旋(xuan)運(yun)動(dong)。隨后，粉塵顆(ke)粒(li)(li)隨氣流繼(ji)續(xu)向左方(fang)導料槽(cao)出口處(chu)運(yun)動(dong)，流線逐漸分(fen)明，運(yun)動(dong)趨于穩(wen)定。

4.3.2.2 擴容導(dao)料槽仿真結果(guo)分析(xi)

在(zai)傳統導料槽(cao)基(ji)礎上，加入擴容區。仿真(zhen)結果如下圖17。

（1）加入(ru)(ru)擴容區(qu)之后，在(zai)氣流(liu)的通道上增(zeng)加了兩個緩沖(chong)區(qu)。由于導(dao)料(liao)槽(cao)封閉，且入(ru)(ru)口(kou)出口(kou)條件相(xiang)同，因此速度相(xiang)對于傳統導(dao)料(liao)槽(cao)來說未(wei)有明顯(xian)變化。

    圖16 傳統導料槽顆粒相運動軌(gui)跡     

圖17 擴容導料槽氣固兩相速度(du)等值線分(fen)布圖

（2）加(jia)(jia)入擴容區之后，湍(tuan)流區域向左大幅拓(tuo)展(zhan)。此(ci)處能量消耗(hao)更大，進一(yi)步加(jia)(jia)速了粉(fen)塵沉降過程。圖18中導料槽(cao)長度足夠，因此(ci)湍(tuan)流動能自右向左Z終逐(zhu)漸趨于平穩(wen)。但相比(bi)傳統(tong)導料槽(cao)，湍(tuan)流的振動頻率和幅度都更強(qiang)。

（3）加入擴(kuo)容區(qu)之后，粉塵顆粒(li)在擴(kuo)容區(qu)隨(sui)誘(you)導氣流產(chan)生小(xiao)渦旋，顆粒(li)運動(dong)軌跡不規(gui)則，流線(xian)發生交叉重(zhong)疊(die)，表示(shi)導料槽中湍(tuan)流運動(dong)涉(she)及(ji)范圍更廣，能量耗散更多。

4.3.2.3 阻(zu)尼簾導料槽(cao)仿真結果分析

在(zai)導料槽擴容區(qu)內(nei)安裝阻尼(ni)簾，攔截粉塵顆(ke)粒，加(jia)速自然(ran)沉(chen)降。仿真結果如下(xia)圖(tu)19。

圖(tu)18 擴容導(dao)料槽湍流動能等值線分(fen)布(bu)圖(tu)       

圖(tu)19擴容(rong)阻尼簾導料槽速度等(deng)值線分布(bu)圖(tu)

4.3.2.4 迷宮阻尼(ni)簾(lian)導料槽仿真結果分析

（1）加入(ru)迷(mi)宮阻(zu)尼簾(lian)并與落(luo)料(liao)管聯通(tong)(tong)之后，氣流夾雜粉(fen)塵(chen)在導(dao)(dao)(dao)料(liao)槽(cao)中呈(cheng)現S型路(lu)線。并在落(luo)煤(mei)管左側區(qu)(qu)域呈(cheng)現“O”型流通(tong)(tong)區(qu)(qu)域。粉(fen)塵(chen)從落(luo)料(liao)口運動到(dao)導(dao)(dao)(dao)料(liao)槽(cao)出口的總距離(li)相比傳統導(dao)(dao)(dao)料(liao)槽(cao)更長，因此能(neng)量耗散更多，有益于(yu)粉(fen)塵(chen)沉(chen)降(jiang)。

（2）迷宮阻尼(ni)簾聯(lian)通(tong)導(dao)料槽(cao)幾乎整個(ge)流(liu)(liu)場均呈(cheng)現湍(tuan)流(liu)(liu)運(yun)動。且湍(tuan)流(liu)(liu)動能相(xiang)比傳統(tong)導(dao)料槽(cao)提(ti)高(gao)很(hen)多。導(dao)料槽(cao)尾(wei)部湍(tuan)流(liu)(liu)動能較弱，流(liu)(liu)場相(xiang)對穩定，有益于(yu)抑制粉(fen)塵(chen)從導(dao)料槽(cao)尾(wei)部反向逸出。

圖20 湍(tuan)流動能等值線分布(bu)圖   

      圖21 顆粒(li)項(xiang)運動軌(gui)跡(ji)圖

（3）對比傳統導(dao)料槽，“O”型的落料管入口流(liu)(liu)場能(neng)(neng)夠(gou)迅速(su)將誘導(dao)氣流(liu)(liu)分成(cheng)兩路(lu)，從而降低(di)氣流(liu)(liu)速(su)度，隨后(hou)兩股氣流(liu)(liu)合并之后(hou)，相(xiang)互沖擊碰撞，發生能(neng)(neng)量耗散。同時迷宮擋簾能(neng)(neng)夠(gou)在導(dao)料槽流(liu)(liu)場中造成(cheng)很多小漩渦，氣流(liu)(liu)運動被(bei)完全擾亂(luan)，進(jin)一步耗散能(neng)(neng)量，促進(jin)粉塵沉降。

5 總(zong)結(jie)

傳統導(dao)(dao)料槽(cao)中氣流(liu)夾(jia)帶粉(fen)塵(chen)(chen)顆(ke)粒(li)做層(ceng)流(liu)運動，導(dao)(dao)料槽(cao)長度(du)較(jiao)短，因此(ci)，粉(fen)塵(chen)(chen)顆(ke)粒(li)在高(gao)速誘導(dao)(dao)氣流(liu)的帶動下無法(fa)完成自然沉(chen)降(jiang)的過程(cheng)。為此(ci)我們提出di一種假設(she)增(zeng)加擴(kuo)容(rong)(rong)區(qu)，分析表(biao)明擴(kuo)容(rong)(rong)區(qu)能夠(gou)一定程(cheng)度(du)上促進粉(fen)塵(chen)(chen)沉(chen)降(jiang)，效果一般；第二(er)種方(fang)法(fa)是添加阻尼(ni)擋(dang)(dang)簾，分析表(biao)明阻尼(ni)擋(dang)(dang)簾能夠(gou)增(zeng)加湍(tuan)流(liu)區(qu)域范圍，增(zeng)加湍(tuan)流(liu)動能，配合擴(kuo)容(rong)(rong)區(qu)使(shi)用(yong)，粉(fen)塵(chen)(chen)沉(chen)降(jiang)效果強于(yu)單純使(shi)用(yong)擴(kuo)容(rong)(rong)區(qu)的導(dao)(dao)料槽(cao)；Z終(zhong)方(fang)案是使(shi)用(yong)迷宮阻尼(ni)簾和“O”型(xing)流(liu)場布(bu)置，此(ci)方(fang)案能夠(gou)使(shi)整個導(dao)(dao)料槽(cao)流(liu)場均(jun)為湍(tuan)流(liu)區(qu)域，渦旋(xuan)數量增(zeng)多，振幅和頻(pin)率(lv)增(zeng)大(da)，無動力(li)抑塵(chen)(chen)效果Z好。

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