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煤炭是我国重要的基础能源和原料,随着我国煤矿机械化自动化水平的提升,煤矿安全生产形势持续稳定好转,与之相反,近年煤矿新发尘肺病人数则呈逐年升高态势。煤矿井下粉尘浓度超标严重,严重危害作业人员的身体健康。喷雾降尘是煤矿井下主要的防尘技术措施。本文在分析喷嘴雾化原理及主要性能指标的基础上,采用基于Fluent数值模拟软件,分析了传统压力型喷嘴的雾化和不同结构、不同工况参数的拉瓦尔效应气水两相喷嘴雾化效果,并在现场进行了雾化除尘对比试验。(1)拉瓦尔效应喷嘴雾化原理是通过拉瓦尔效应作用提高喷嘴气流速度,从而增大气液两相速度差,破碎的雾滴会在气体动力的强烈作用下进一步雾化,形成细水雾。压力旋流喷嘴雾化原理是液体经过旋芯被加速,在离心力作用下飞向固壁,形成一个旋转空腔,液体以相对于周围气体较高的速度喷射而出,并通过气液之间强烈的剪切作用实现液体的雾化。(2)与弧形结构拉瓦尔喷嘴相比,锥形结构由于激波对气流的阻碍作用,导致气流速度较低。分别确定了拉瓦尔喷嘴的收缩段长度、扩张段长度、喉管直径、半锥角等结构参数,数值模拟表明,拉瓦尔效应喷嘴雾粒速度远大于传统的压力旋流喷嘴。(3)液体压力、气液压力比、扩张段半锥角是影响拉瓦尔效应喷嘴的雾化效果的主要因素。在相同的气压下,随着液体压力的增大,雾滴粒径总体呈现出增大的趋势;随着气液压力比的增大,雾滴粒径逐渐减小;喷嘴出口处气流速度在半锥角8°~10°范围内逐渐增大,在11°~15°范围内趋于平稳。(4)现场开展喷雾降尘对比试验,与传统喷嘴相比,拉瓦尔效应气水两相喷嘴喷雾除尘效果较好,进风巷距、回风巷距和转载机处测点的全尘浓度和呼尘浓度均均得到大幅下降,全尘除尘率均高于80%,最大为85.3%;呼尘除尘率均高于85%,最大为91.6%。该论文有图23幅,表6个,参考文献56篇。