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表面張力實(shí)驗(yàn)、接觸角實(shí)驗(yàn)分析抑塵試劑對(duì)煤的潤(rùn)濕結(jié)果
來(lái)源：彭瑩瑩 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 瀏覽 308 次 發(fā)布時(shí)間:2025-04-16
水基抑塵材料作為粉塵防治過(guò)程中最常用的材料之一，有效評(píng)估其潤(rùn)濕能力對(duì)于預(yù)測(cè)抑塵效果至關(guān)重要。本文提出一種抑塵試劑潤(rùn)濕能力的動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，基于一維潤(rùn)濕參數(shù):潤(rùn)濕長(zhǎng)度，進(jìn)一步提出二維潤(rùn)濕參數(shù):潤(rùn)濕面積，通過(guò)守恒理論推導(dǎo)動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕參數(shù)相關(guān)理論表達(dá)。
數(shù)值模擬不同參數(shù)條件下抑塵試劑液滴對(duì)煤表面動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕過(guò)程，利用動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕參數(shù)評(píng)估液滴潤(rùn)濕能力，討論動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕評(píng)估方法應(yīng)用效果。依據(jù)動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕評(píng)估方法設(shè)計(jì)撞擊潤(rùn)濕實(shí)驗(yàn)，并與表面張力實(shí)驗(yàn)、接觸角實(shí)驗(yàn)、沉降實(shí)驗(yàn)、滲透實(shí)驗(yàn)、毛細(xì)上升實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較研究，分析抑塵試劑對(duì)煤的潤(rùn)濕結(jié)果，探討動(dòng)靜態(tài)潤(rùn)濕評(píng)估方法的優(yōu)缺點(diǎn)、適用性。研究結(jié)果有助于理解抑塵試劑液滴對(duì)煤表面的動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕作用，為煤塵抑制試劑的選擇與應(yīng)用提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。主要研究結(jié)論如下:
（1）基于能量守恒和質(zhì)量守恒推導(dǎo)了抑塵試劑液滴潤(rùn)濕煤表面過(guò)程中最大無(wú)量綱潤(rùn)濕長(zhǎng)度、最大無(wú)量綱潤(rùn)濕面積的表達(dá)式，二者與韋伯?dāng)?shù)呈冪函數(shù)關(guān)系:Ldw（max）=1.559We0.182、Adw（max）=2.369We0.373。通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)研究得出的潤(rùn)濕參數(shù)結(jié)果變化趨勢(shì)相同。在相同條件下，潤(rùn)濕面積的評(píng)估效果比潤(rùn)濕長(zhǎng)度更優(yōu)。
（2）抑塵試劑液滴對(duì)煤表面的潤(rùn)濕能力與其初始粒徑、撞擊速度均呈冪函數(shù)變化。相比變化液滴初始粒徑，改變撞擊初速度對(duì)潤(rùn)濕能力影響更大。We較大時(shí)，液滴發(fā)生斷裂，粒徑越大，斷裂越早出現(xiàn)、現(xiàn)象越明顯。
（3）撞擊潤(rùn)濕實(shí)驗(yàn)考慮速度對(duì)潤(rùn)濕過(guò)程的作用，可綜合評(píng)估抑塵試劑實(shí)際潤(rùn)濕能力。表面張力實(shí)驗(yàn)無(wú)法分辨煤自身因素影響、評(píng)估濃度大于臨界膠束濃度范圍內(nèi)抑塵試劑溶液潤(rùn)濕能力，可輔助其他方法評(píng)估潤(rùn)濕能力。接觸角實(shí)驗(yàn)無(wú)法準(zhǔn)確捕捉高滲液滴，可對(duì)潤(rùn)濕能力進(jìn)行定性分析。沉降實(shí)驗(yàn)無(wú)法表征低濃度抑塵試劑溶液的潤(rùn)濕結(jié)果，更適合評(píng)估抑塵試劑對(duì)不同粒徑煤塵的潤(rùn)濕能力。滲透實(shí)驗(yàn)和毛細(xì)上升實(shí)驗(yàn)易受煤柱孔隙率和濾紙等因素影響，可重復(fù)性較差，不適合單獨(dú)評(píng)估潤(rùn)濕能力。
（4）抑塵試劑能顯著改善去離子水對(duì)煤的潤(rùn)濕能力，具體表現(xiàn)為獲得了更小的表面張力和接觸角，更大的沉降速率、滲透速率、毛細(xì)增重和最大無(wú)量綱潤(rùn)濕面積。研究所用抑塵試劑潤(rùn)濕能力排序?yàn)镾DBS>SDS>OP-10>OP-7>OP-4。不同濃度抑塵試劑溶液潤(rùn)濕能力受表面張力和粘度共同影響，與兩者均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表面張力對(duì)潤(rùn)濕能力的影響比粘度大。抑塵試劑對(duì)不同粒徑煤塵的潤(rùn)濕能力不同，其更容易潤(rùn)濕粒徑較大的煤塵。