矿用凝胶喷射装置喷雾性能实验研究
Experimental Study on Spray Performance of Mining Gel Spraying Device
DOI: 10.12677/me.2026.142034, PDF,    科研立项经费支持
作者: 厉 琦*:山东科技大学安全与环境工程学院,山东 青岛;黄彦军#:山西潞安集团司马煤业有限公司,山西 长治
关键词: 矿用凝胶喷雾装置雾化量扩散角Mining Gel Spraying Device Atomization Volume Spray Angle
摘要: 我国煤炭资源极为丰富,煤本身作为可燃物,在采空区中极易由于漏风等原因导致自燃。凝胶被广泛应用于煤矿防灭火领域,但凝胶本身流动性差,且较为粘稠,在采空区中难以大范围扩散。基于伯努利原理,本文提出利用文丘里管将凝胶液进行破碎雾化,使其呈液滴状分散,扩大覆盖面积,该装置利用气体驱动,可以利用矿上注氮管道提供动力,不外接能源。为探究文丘里管在进行气体引射液体凝胶时的吸液与雾化相关性能,本文进行了定制射流器的吸液及雾化性能实验,并得到了雾化量以及雾化扩散角等数据,发现同样的射流器,增大入口压力时雾化量逐渐增大,而同样的入口流量下,雾化量随喉管直径的增大而增大,同时,不同喷嘴直径装置下的喷射角规律相似,说明喷射角受到喷嘴直径的影响较小,受到喉管直径与喷嘴直径相对关系的影响较大。
Abstract: China is extremely rich in coal resources. As a combustible material, coal is prone to spontaneous combustion in mined-out areas due to factors such as air leakage. Gel is widely used in the field of coal mine fire prevention and suppression, but due to its poor fluidity and relatively viscous nature, it is difficult to spread over a large area in mined-out areas. Based on Bernoulli’s principle, this paper proposes using a Venturi tube to break and atomize the gel liquid into droplets, thereby expanding its coverage area. This device is driven by gas and can utilize the nitrogen injection pipeline on the mine to provide power, without requiring external energy sources. To investigate the liquid absorption and atomization performance of the Venturi tube when injecting liquid gel through gas ejection, this paper conducted experiments on the liquid absorption and atomization performance of a customized injector, obtaining data such as the amount of atomization and the atomization diffusion angle. It was found that for the same injector, the amount of atomization gradually increases with increasing inlet pressure. At the same inlet flow rate, the amount of atomization increases with the increase in throat diameter. Additionally, the spray angle patterns under different nozzle diameters are similar, indicating that the spray angle is less affected by the nozzle diameter and more affected by the relative relationship between the throat diameter and nozzle diameter.
文章引用:厉琦, 黄彦军. 矿用凝胶喷射装置喷雾性能实验研究[J]. 矿山工程, 2026, 14(2): 318-327. https://doi.org/10.12677/me.2026.142034

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