乳化液作为一种廉价的工作介质,在液压传动中有着广泛的应用,特别是在煤矿中,被誉为液压设备的血液。乳化液浓度作为评价乳化液性能的一个重要指标,在很大程度上影响着其使用性能。浓度过小会降低乳化液抗硬水能" />

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煤矿用乳化液高精度自动配比装置的研究

作　者: 张庆林
导　师: 李文英
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 乳化液浓度自动配比装置乳化 FLUENT仿真分析
分类号: TD355.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目前,我国95%以上的煤矿企业使用液压设备。乳化液的学位论文">乳化液作为一种廉价的工作介质,在液压传动中有着广泛的应用,特别是在煤矿中,被誉为液压设备的血液。乳化液浓度作为评价乳化液性能的一个重要指标,在很大程度上影响着其使用性能。浓度过小会降低乳化液抗硬水能力,降低支架的稳定性、防锈性,降低抑制细菌的能力及其润滑性;浓度过高,成本高,刺激皮肤,冷却性差。《煤矿安全规程》规定:乳化液的浓度一般在3%～5%之间。目前的配制精度为±0.5%。采用单片机或是PLC控制则浓度精度可达±0.1%,但是成本太高阻碍了它们在实际生产中的应用。当前国内外在实际生产中所使用的乳化液的配制方法有三种:一是人工混合配制;二是机械配制;三是自动配制。自动配制方式代表了乳化液配制方法的发展趋势。自动配制现在没有广泛普及主要是因为当前产品的性价比较低,不能适应实际生产的要求。本课题要研制一款结构简单、配比准确、浓度可调、性价比高、易于推广使用的乳化液自动配比装置,从而满足实际生产需要。本课题有助于加快自动配比方式的迅速普及,提高乳化液配制的自动化水平,降低工人的劳动强度,降低吨煤生产成本,最终实现煤矿节能降耗。本文首先采用理论分析,利用伯努利方程对射流泵型自动配比装置进行流体力学分析,确定仿真的范围,然后用PRO/E建立流场模型再导入GAMBIT中进行网格划分,之后在FLUENT中进行流体力学仿真确定较合适的各项参数。依此设计出射流泵型乳化液自动配比装置的结构并进行加工制造,最后进行试验确定最终的参数。本文的研究成果主要有:1、将吸油口直径进行系列化,保证有足够精度的前提下乳化液配制浓度有级可调。2、将配比装置放在小船上来消除油面下降造成浓度变化的影响,证明是简便易行的。3、设计了新型液位自动控制装置,适应了无人化自动控制的趋势。4、防漏装置和水力警铃配合使用,在出现泄漏时自动将压力水切换到水力警铃进行报警。5、加装了乳化装置以提高配制质量。6、研究分析了最新的乳化技术,建议采用超声波乳化装置中的簧片哨进行乳化。本课题设计出了一款性价比较高的装置,解决了原乳化液配比装置配制精度低的问题,使空吸式自动配比装置的配比精度由±0.5%提高到±0.2%;提高了配制质量,85%以上油滴直径小于4.5μm;无需动力,节能效果明显;实现了液位自动控制与自动报警功能。本课题通过设计一款高性价比的自动配比装置,推动了自动配比技术的进步,使其不再只停留在实验室而走向采煤工作面现场。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-11
第一章绪论  11-19
  1.1 课题的背景和意义  11-12
    1.1.1 课题背景  11-12
    1.1.2 课题的目的和意义  12
  1.2 国内外研究动态  12-17
    1.2.1 空吸式配比装置  12-14
    1.2.2 自力式配比装置  14-16
    1.2.3 基于单片机控制的自动配比装置  16-17
    1.2.4 基于变频调速齿轮泵的自动配比装置  17
  1.3 课题的主要研究内容  17-19
第二章乳化液的学位论文">乳化液特性及配比相关技术研究  19-34
  2.1 乳化液的基本特性  19-20
  2.2 乳化液的主要性能指标  20-22
    2.2.1 乳化液的浓度  20
    2.2.2 乳化液的稳定性  20-22
    2.2.3 防锈性  22
  2.3 乳化液性能的主要影响因素  22-25
    2.3.1 配制方法  22-23
    2.3.2 表面活性剂  23
    2.3.3 水质  23-25
  2.4 浓度检测技术  25-29
    2.4.1 吸收法浓度检测  26
    2.4.2 超声波法  26-28
    2.4.3 电容法  28-29
  2.5 乳化技术  29-34
    2.5.1 膜法制乳  29-31
    2.5.2 超声波乳化  31-32
    2.5.3 膜乳化和超声波乳化应用  32-34
第三章乳化液自动配比装置结构研究  34-55
  3.1 配比装置的结构  34-39
    3.1.1 配比装置的结构选择  34-35
    3.1.2 射流泵技术的理论基础  35-37
    3.1.3 射流泵的构造  37-38
    3.1.4 流体力学分析研究  38-39
  3.2 计算流体动力学（CFD）建模与仿真  39-53
    3.2.1 计算流体动力学简介  39-40
    3.2.2 计算流体动力学仿真软件简介  40-42
    3.2.3 实体建模及其网格划分  42-43
    3.2.4 FLUENT 仿真分析  43-51
    3.2.5 FLUENT 仿真结论  51-53
  3.3 确定结构尺寸及结构实现  53-55
第四章射流泵型乳化液自动配比装置的性能试验  55-67
  4.1 试验设计方案  55-56
    4.1.1 试验目的  55
    4.1.2 试验方法  55-56
  4.2 试验步骤  56-57
    4.2.1 浓度试验  56
    4.2.2 压力试验  56-57
    4.2.3 配比精度试验  57
  4.3 试验数据  57-62
    4.3.1 浓度试验数据  57-60
    4.3.2 压力试验数据  60-61
    4.3.3 吸油高度试验数据  61-62
  4.4 试验数据分析  62-66
  4.5 试验结论  66-67
第五章配比辅助装置设计  67-74
  5.1 液位自动控制装置设计  67-69
    5.1.1 应用现状  67
    5.1.2 选型  67-68
    5.1.3 工作原理  68
    5.1.4 具体参数  68-69
  5.2 防漏装置及报警设计  69-71
    5.2.1 防漏装置功能  69
    5.2.2 背压型防漏装置工作原理  69-71
  5.3 乳化装置设计  71-74
第六章总结与展望  74-76
  6.1 主要成果与创新点  74-75
  6.2 展望  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表的学术论文目录  80

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