[发明专利]超音速干湿结合螺旋无叶集尘除尘系统及其除尘方法

权利要求书

1.一种超音速干湿结合螺旋无叶集尘除尘方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、在皮带运输机开始工作前，将井下风管与拉瓦尔超音速气流发生装置相连接，风流进入到拉瓦尔超音速气流发生装置的直管腔道段后自动进行压缩形成压缩空气；

S2、压缩空气经过拉瓦尔超音速气流发生装置的喉部时，气流的流速将达到超音速，并在拉瓦尔管腔道段的扩张段内形成稳定的流场；

S3、大量稳定的超音速气流进入到外壳体与内壳体形成的空间之中，最终涌向风流逆转加速装置，在其出口处改变风流方向的同时对风流进行二次加速；

S4、气流在经过螺旋气流生成装置时，因螺旋气流生成装置内的固定分流片与第一出风口的圆环空间有一定角度，使得喷射出的稳定超音速气流会发生旋转，形成螺旋状气流；

S5、外部微小粒径的粉尘与风由位于螺旋气流生成装置第二出口处形成的负压所吸引，通过外壳体与内壳体后经过喷头对粉尘进行净化；

S6、通过雾滴粒径测试实验验证改进效果，实验主要仪器为粒度分析仪，采取以下实验步骤：

前期准备工作：实验仪器对中调试，从发射端部分射出的激光束需要在接收端形成均匀规则的绿色光斑，激光束需要通过傅里叶镜及准直透镜的中心且与准直透镜垂直；

1、开启激光粒度分析仪，预热10～15分钟，启动计算机，并运行粒度分析软件；

2、单击测试菜单中背景测量，背景测量累计10次后，进行能谱测试；

3、以是否使用超音速干湿结合螺旋无叶集尘除尘系统为变量，完成对照试验，通过调节控制阀门从而调节气压，得到实验数据；

超音速干湿结合螺旋无叶集尘除尘系统包括外壳体、拉瓦尔超音速气流发生装置、风流逆转加速装置、内壳体和螺旋气流生成装置，所述外壳体与内壳体的第一端连接处设有内螺纹孔洞用于布置所述拉瓦尔超音速气流发生装置，所述外壳体与内壳体的第二端连接处圆柱截面内部与所述风流逆转加速装置相连接，所述内螺纹孔洞作为第一进风口，所述风流逆转加速装置的出风口作为第一出风口，所述螺旋气流生成装置位于所述外壳体与内壳体的第二端连接处且与第一出风口相连接，

所述拉瓦尔超音速气流发生装置设有中心腔道，中心腔道包括直管腔道段和拉瓦尔管腔道段，所述拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁采用凹曲线型的圆弧线，所述圆弧线所在圆的标准方程为：

；

其中：x表示拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁圆弧线上任意一点的横坐标；y表示拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁圆弧线上任意一点的纵坐标；A表示拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁所在圆柱横截面圆心的横坐标；B表示拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁所在圆柱横截面圆心的纵坐标；R表示拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁圆弧线所在圆的半径；且有：

；

其中：d表示扩张段轴向长度；θ表示扩张角；表示调节系数；

所述风流逆转加速装置包括内层壳体和外层壳体，所述内层壳体和外层壳体均为喇叭状，其间构成的喇叭状空间，由所述内层壳体和外层壳体的第二端边缘分别向各自第一端逐渐收缩，收缩至最小处形成第一出风口；

所述螺旋气流生成装置为双层圆环，所述双层圆环夹层内安装有固定空气分流片，所述固定空气分流片根部与所述第一出风口的圆环空间形成切线夹角；

所述第二进风口与第二出风口所形成的圆环与一中轴线距离视为各自半径且设为1:4.5；

所述切线夹角为30°，且所述固定空气分流片自所述第一出风口的圆环空间向所述第二进风口方向旋转15°，最终其出口端与水平线夹角为15°；

所述拉瓦尔管腔道段的喉部直径与扩张段管口直径的比值定义为缩扩比，且缩扩比为0.3～0.45；

所述内螺纹孔洞和拉瓦尔超音速气流发生装置均设有8个且呈周向等距布置，所述内壳体的第一端的内壁面周向等距布置有8个喷头，所述喷头间周向相隔45°；

调节系数＝0.26~0.29。

2.根据权利要求1所述的超音速干湿结合螺旋无叶集尘除尘方法，其特征在于，所述外壳体与内壳体形成中空圆柱筒形结构，所述外壳体为圆柱形，所述内壳体为圆台型，所述内壳体的第二底面朝向第二进风口，第一底面朝向第二出风口，且第二底面内径小于第一底面内径。

3.根据权利要求2所述的超音速干湿结合螺旋无叶集尘除尘方法，其特征在于，所述螺旋气流生成装置与拉瓦尔超音速气流发生装置所在截面相互平行。