PDF《中图分》

1 2 )式, 就 可计算 出和V,从而得 出抽 吸量 : : Q = (

1 3 ) 图 3为计算的砂 、 液量 随压缩空气流量的变化关系. 其 中主要参数 为管径 D:

1 .

7 5 mm, 管 长为

2 O O OⅡ m 砂粒粒径d=0 . 5~ l m , :

2 .

5 g / ∞ , Q = 0~

2 4 i n , = 0.

2 ~

0 7 M P a. mi n 分图3抽吸砂 量 随压缩空 气流 量 的变化 图4自激 喷嘴原 理图2振荡脉 冲射 流作 为 气举 破碎 器一般而 言, 只有水 下砂 矿 没有 粘结或 经过预先松 散, 气举装 置才 能顺利 地 吸取 砂 矿颗 粒. 但在实际操作过程 中, 水下砂矿床不是松 散的. 以作者进 行现 场试验 的海南 某砂 矿床为 例. 它的地质剖面如图 6所示. 其 中很坚硬 的土岩层 ( 包括红色 或 白色粘 土, 碎 石等 )用传统 的土岩松散 方法 即铰 刀、斗轮松散器和普通 水力松散 器是无能 为力 的. 现在一般都是采 用水 下爆破 的方式. 这种方法在实际使用 中极不方便, 也不安全, 整体效率低 . 因此作者采 用r振荡脉冲射流作 为破碎 器配台气举连续作业的方案.

2 .

1 振荡脉 冲射流原理 如图 4所示,当一股射 流 或剪切 漉 向下 游流 动时, 射流 中一定 频率范 围内的涡 量扰 动得 到放大. 在剪 切层 中形成一连 串离 散涡环, 当其到达碰撞壁并 与之相互 作用 时, 在碰 撞区产 生压力振 荡波 , 该波 以声速 向上 游传 播, 又诱 发新的涡量脉动. 若分离 区与碰撞 区 的压力 脉动相互 为反 相, 就会形成 涡量 扰动 放大 新涡量脉动产 生的循环过程 . 该过程 图5 作用在砂矿颗粒上的作用力 第22卷 第 3期 唐JIl柞等滨海砂 矿开 采新 方法 曲研 究83不断重复, 就会形成强烈 的 自激振荡射 流. 室 内和现场实验 表明, 水下土 岩工作 面在气举 和 振荡 脉冲射流 的共 同作 用下. 逐渐形成 了一 漏斗状大 坑. 砂矿 颗粒在 脉冲射流冲击形成的振 荡径 向流动的作用 下, 向气举吸 口移动, 如图5所示. 作用 在砂 矿颗 料上的力有重力 &

浮力 、 径 向流动的推力 、 摩擦 力 和振荡脉冲射流的作 用力 F. G=导((/2)g(14)=号(矗/

2 ) g (

1 5 ) = c ( c /

2 ) /

2 (

1 6 ) = 点{G一(+(以g)Ⅱ(.李)一FI(17)式中―― 砂矿颗粒之间的摩擦 系数 ;

~ 实验常数. 要使砂矿颗粒 向气举 吸 口移 动, 必须有 : >

F F (

2 5 ) 由(

1 6 )式可见, 振荡脉冲射 流引起 的径 向流速 v = 越大, 推动砂粒 向吸 口运 动的力 越大.另一方面, 由于振 荡脉 冲射流 脉动率高, 使得 脉动射流的作 用力 F变 化较大, 甚 至为 负值( 方 向向上 ) , 这就使 得砂 粒与矿床之间的摩擦力减小也有助于砂粒 向吸 日移动. 这在现 场实验 中得到 了证实 . 一般而 言, 径 向流速 V 受振荡 脉冲射 流脉动特 性、 射 流角度 、 喷嘴数 量、 位置 、 离土岩表 面的距离 以及距射流冲击 中心的距离等参数密切相关 .

3 气举及振 荡脉 冲射 流在 滨海砂矿 上 的应 用 经过理论分析计算和室 内实验, 作者设计 了一套装 有 自激 振荡脉 冲射流喷 嘴的气举装 置,并在海南某海滨砂矿进行了工业试验.气 举空气 喷嘴 的当 量直径 为( 一删mm) 可以无级调节 .采用两 台并 联压气机供 气, 气压为0.7M,流量 为0~2

4 m'

- ] mn振荡脉 冲射流破碎器采用 多级离 心 泵供 给压力水, 其扬程为120m, 流量 为1.00/h.振荡 脉 冲喷 嘴的布 置有三 种 方案 :① 沿径 向均 匀 布置 三 个不等 径 喷嘴 ;