基于CFD的三相分離裝置工作性能仿真與參數(shù)分析.pdf

1、高瓦斯礦井在開采前往往采用鉆孔施工來抽放瓦斯，以確保開采前瓦斯?jié)舛冗_到煤礦安全規(guī)定的數(shù)值。抽放過程中會產(chǎn)生大量的水、煤、瓦斯的混合物，盡管瓦斯可以排放地面，但水嚴重影響了開采環(huán)境。實際中亟需設(shè)計一種能將水、煤、瓦斯有效分離的裝置，改善采煤工作面的工作環(huán)境，并將瓦斯變害為寶，作為能源加以利用。本文首先分析了國內(nèi)外水、煤、瓦斯分離的技術(shù)現(xiàn)狀及其三相仿真研究的動態(tài)，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)目前沒有有關(guān)水、煤、瓦斯分離器的研究報道。本文試圖采用CAD/CFD技

2、術(shù)，研究一種煤礦實用的高效的水、煤、瓦斯分離器。
　　本文所做的研究工作如下:
　　(1)采用參數(shù)化設(shè)計，針對煤礦翻斗車改造，使用UG軟件設(shè)計了水、煤、瓦斯分離器的初始結(jié)構(gòu)，該分離器具有適應(yīng)礦井環(huán)境，結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、維護方便的特點;
　　(2)進行了分離性能的研究，提出了采用體積分數(shù)來衡量水、煤、瓦斯的三相分離效率;
　　(3)進行了水、煤、瓦斯分離器瞬態(tài)流場的仿真分析，分析了水、煤、瓦斯分離器初始結(jié)構(gòu)的流場

3、規(guī)律，并計算了初始分離效率;
　　(4)找出了影響性能的關(guān)鍵因素，及其影響規(guī)律。參數(shù)化仿真結(jié)果表明:
　　1)瓦斯出口位置在最靠近進口位置，瓦斯出口較容易從瓦斯出口排出，水出口的排水量大，分離效果較好;
　　2)瓦斯出口直徑稍大于進口直徑，瓦斯出口排出的瓦斯較多，水出口排出的瓦斯少，分離效果較好;
　　3)擋板位置在靠近模型中部偏右的位置，瓦斯出口和水出口排出的瓦斯變化較小，水出口的排水量較大，整體分離效果較好;

4、
　　4)擋板底邊距箱底高度稍低于進口位置高度，進口部分或全部浸沒在初始水相中，分離器分離效果較好;
　　5)進口位置高度與擋板底邊距箱底高度相同或稍高于該高度，瓦斯出口排出的瓦斯量大，分離效果好;
　　6)進口直徑與水出口直徑相同或稍大于水出口直徑，水出口排出的水較多，瓦斯容易從瓦斯出口排出，整體分離效果較好。
　　(6)針對初始設(shè)計模型，根據(jù)影響規(guī)律，提出了改進設(shè)計的模型。該模型分離效率顯著提高，達到了水、煤