应用PIV试验对浅槽重介分选机流场的研究

摘要

本文介绍了国内外洗选事业的现状，阐述了几种主要的块煤分选设备以及各自的优缺点，从而说明了浅槽重介分选机在块煤分选上的优越性。煤炭科学研究总院自50代起就开始浅槽重介分选机的研究，有一定的技术基础。国内研究浅槽重介分选机的厂家有湖南株洲万通机械设备有限公司、沈阳北方交通重工有限公司、山东煤机集团莱芜煤机公司、沈阳科迪通达矿山机械有限公司等等。
　　文章中又介绍了粒子图像测速技术(PIV)，它是一种瞬态、多点、无接触式的流体力学测速方法，近几十年来得到了不断完善与发展。PIV技术综合了单点测量技术和显示测量技术的优点，克服了两种测量技术的弱点而成的，既具备了单点测量技术的精度和分辨率，又能获得平面流场显示的整体结构和瞬态图像。PIV试验中向流场散布示踪粒子，用激光对所测平面进行照射，使用CCD照相机拍摄下曝光粒子的图像，能在同一瞬态记录下大量空间点上的速度分布信息，具有较高的测量精度，并可提供丰富的流场空间结构以及流动特性，包括速度矢量图、流线图、涡量图、速度脉动图等等。PIV技术的应用为我们提供了研究各种流场的工具，可以广泛应用于机械、动力、建筑、水利、化工、能源、航空、环境、生物等工程方面。
　　本试验建立了浅槽重介分选机模型，在此基础上组建了试验平台，安装了先进的粒子图像测速系统。通过调整刮板运行速度，拍摄了刮板速度在0、0.08m/s、0.14m/s等速度情况下图像，对图像进行分析处理得出了分选时刮板运动的最佳速度为0.08m/s左右。同时通过改变上升流和水平流流量比例，拍摄了上升流和水平流流量比例在3∶7、5∶5、7∶3等多种情况下的图像，通过图像处理系统对浅槽重介分选机流场分析，探索了分选机上升流和水平流的最佳比例为3∶7。最后对最佳状态下分选时的流场形态进行了研究，对各种参数进行了分析。在此基础上优化分选机结构参数，从而使分选效果达到最佳状态。该试验对浅槽重介分选机先行探索，为研究改进大型国产化的大处理量的浅槽重介分选机奠定一定的基础。

目录

声明

摘要

引言

1 重介质浅槽分选机的应用背景

1．1 动力煤分选技术与设备概况

1．1．1 斜轮重介分选机

1．1．2 立轮重介分选机

1．1．3 浅槽重介分选机

1．1．4 动筛跳汰机

1．2 浅槽重介分选机的工作原理和特点

1．2．1 浅槽重介分选机的工作原理

1．2．2 浅槽重介分选机的特点

1．3 浅槽重介分选机的研究现状

1．4 浅槽重介分选机的研究意义

2 PIV粒子成像技术的介绍

2．1 PIV技术简介

2．2 PIV原理

2．2．1 PIV算法

2．2．2 其它计算方法

2．2．3 计算结果的精度

2．3 PIV技术系统组成

2．3．1 光源系统

2．3．2 图像采集系统

2．3．3 图像处理系统

2．3．4 数据后处理系统

2．4 PIV技术的特点

2．4．1 非接触式测量

2．4．2 全场技术

2．4．3 计算的可重复性

2．5 PIV技术在流场测试方面的应用

3 浅槽分选机试验系统的建立

3．1 试验系统

3．1．1 本文使用的DPIV系统

3．1．2 浅槽重介分选机的循环系统

3．2 PIV粒子成像技术的几个关键问题

3．2．1 示踪粒子的性质

3．2．2 示踪粒子的浓度

3．2．3 示踪粒子分布均匀性

3．2．4 滑移速度的影响

3．2．5 脉冲激光片

3．2．6 光照

3．2．7 光照脉冲的时间间隔

3．2．8 PIV图像的示踪粒子密度

3．2．9 所取运算区域的尺寸

3．2．10 图像处理系统的要求

3．3 试验步骤

4 浅槽重介分选机最佳分选状态的探究

4．1 浅槽重介分选机内部的非定常流动

4．1．1 流场

4．1．2 速度场

4．1．3 流线

4．1．4 流体的粘性

4．1．5 涡量

4．2 刮板运行速度对流场的影响效果分析

4．2．1 刮板停开的流场状态

4．2．2 刮板慢速运行时的流场状态

4．2．3 刮板快速运行时的流场状态

4．2．4 各种刮板运行速度下流场状态的分析

4．3 上升流和水平流比例对流场的影响

4．3．1 上升流和水平流比例为3：7的流场状态

4．3．2 上升流和水平流比例为5：5的流场状态

4．3．3 上升流和水平流比例为7：3的流场状态

4．3．4 上升流与水平流最佳比例的探究

5 浅槽重介分选机最佳工作状态的流场

5．1 最佳工作状态流场分析

5．2 结果分析

6 总结

参考文献

致谢

作者简历