近年來，隨著開采強度的不斷加大和機械化程度的不斷提高，煤礦井下采掘工作面的粉塵濃度劇增，作業環境惡化，嚴重威脅著礦井的安全生產和工人的身體健康。噴霧降塵具有經濟?簡便和實用等優點，在煤礦井下得到廣泛應用。從煤礦的實際應用情況，噴霧降塵效率并不理想，特別是對呼吸性粉塵，其降塵效率達不到40%[1-5]。噴霧降塵效果與霧化特性參數密切相關，主要包括霧滴粒徑?霧滴速度?霧化錐角及射程等，其中霧滴粒徑是影響噴霧降塵效果的關鍵因素[6-10]。水的霧化是一個復雜的氣?液兩相流過程，對霧化特性的研究主要依賴于氣體動力學?兩相流動力學和數值計算等相關理論[11，12]。目前，除了部分采用理論和數值模擬方法對霧化過程進行研究外，大多采用實驗手段對其開展研究[13-20]。因此，筆者選用煤礦井下最常用的螺旋型壓力噴嘴，采用自行設計的噴霧降塵實驗系統，對霧滴粒徑的空間分布以及霧化特性的影響因素進行了全面的研究，研究結果將為煤礦井下噴霧降塵的應用提供理論指導。

　　1 實驗系統及方案

　　1.1 實驗系統

　　設計了可仿真煤礦井下采掘工作面通風?噴霧等工況的噴霧降塵系統，如圖1所示。該系統主要由巷道模型?馬爾文實時高速噴霧粒度分析儀?高速攝像儀?BPZ75/12型高壓水泵 ?水箱?畢托管?TSI9565-P風速儀以及相關的閥門?管道等組成。巷道模型由入口段?整流段?測量段?噴霧段?軸流風機及出口段等組成。為便于實驗觀測和噴霧粒徑測量，巷道模型噴霧段采用板厚為1cm的有機玻璃制作，其他部分均由鋼板加工制作而成。巷道模型總長度約20m，斷面尺寸為0.6m×0.6m，各分段長度見圖1。

?　　實驗系統的軸流風機采用無級變頻進行啟動和調節，在巷道模型內形成穩定風流，模擬工作面通風。高壓泵將水箱內的水加壓到一定壓力后輸送至巷道模型噴霧段內部的噴嘴形成噴霧場，由安設在噴霧段兩側的噴霧粒度分析儀的激光發射器和接收器測量分析噴霧場的粒徑分布情況，如圖2所示。采用高速攝像儀對霧化錐角和霧流射程進行測量，并將所拍攝照片導入Image-ProPlus6.0后處理軟件進行霧化錐角計算。采用畢托管和風速儀，通過動壓法測量巷道模型內風流速度。

?　　1.2 實驗方案

　　實驗所選用的噴嘴為煤礦井下最常用的螺旋型壓力噴嘴，霧流形狀為實心圓錐。第1組實驗為霧滴粒徑的空間分布實驗，選擇孔徑為1.5mm的噴嘴，對噴霧壓力為8MPa下的霧化粒徑進行測定。通過移動激光粒度分析儀改變激光測試線與噴嘴的水平和垂直距離，測定霧場不同位置的霧滴粒徑分布情況。本組實驗根據噴嘴現場應用的位置情況，在噴嘴軸線方向選取5個位置，即離噴嘴50?75?100?125?150cm，并分別用空間坐標表示為(50，0)?(75，0)?(100，0)?(125，0)?(150，0);在離噴嘴100cm的斷面上沿軸線垂直方面選擇4個位置，即距離軸線0?5?10?15cm，空間坐標表示為(100，0)?(100，5)?(100，15)?(100，20)。各測點空間位置布置如圖3所示。第2組實驗為噴霧壓力的影響實驗，對5種(2?4?6?8?10MPa)供水壓力下的霧化錐角?霧流射程以及霧化粒度進行測定，實驗所選噴嘴同第1組實驗。第3組實驗為噴嘴直徑的影響實驗，采用馬爾文實時高速噴霧粒度分析儀和高速攝像儀，對5種不同直徑的噴嘴(1.0?1.2?1.5?1.8和2.0mm)在噴霧壓力為8MPa下的霧化錐角?霧流射程以及霧化粒度進行測定。同時，也對不同直徑噴嘴在相同耗水量(5.6L/min)下的噴霧壓力及其霧化特性參數進行了測定。具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。

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