气幕均匀性影响因素及其隔尘效果研究

近年来,空气幕作为一种有效隔绝易于扩散粉尘的装置,被频繁地用于矿山、隧道施工过程中产尘较多的场所,而均匀的气幕会带来更佳的隔尘效果。运用Fluent数值模拟结合相似实验的方法分析了气幕直径和气幕内部风道结构变化对气幕均匀性的影响,并将设计后可以均匀供风的气幕安装在实际施工隧道模型中模拟分析其隔尘效果。结果表明:直径增加,供风装置内气流轴向惯性力降低,有充足的时间改变流出方向,气幕装置轴向静压更加均匀,形成气幕更加均匀,但直径的变化对气幕均匀性的影响不是线性变化的,即存在一个临界直径使直径继续增加对均匀性的改善效果不明显,并且气幕临近直径的范围会随供风装置长度的增加而增加;在长度1 m、临界直径180 mm的气幕装置基础上,依据风道设计原理安装计算出的弧高为149.9 mm的楔形扇面阻体后,气幕装置内部平均压力梯度从38.4 Pa/m降低到19.3 Pa/m,出口风速均匀度从87.6%提高到93.2%,气幕均匀性显著提升;安装气幕后,隔尘区域内回弹的含尘气流被阻隔,区域内风流变得混乱复杂、涡流增加,粉尘停留时间增加,相对较大的粉尘颗粒有更长的时间沉降。整个隔尘区域粉尘浓度明显升高,气幕隔尘效果显著。