基于科氏質(zhì)量流量計(jì)的微米級(jí)煤塵和巖塵顆粒分類(lèi)方法

劉丹丹,朱鴻飛,李德文,郭勝均,汪春梅

(1. 黑龍江科技大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150022; 2. 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司,四川 重慶 400037)

煤炭在我國(guó)能源中的主體地位在短期內(nèi)無(wú)法動(dòng)搖,煤炭行業(yè)必須走出一條低碳化、高效、清潔的道路,助力實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)峰”愿景[1-3]。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中,產(chǎn)生的礦塵主要為煤塵和巖塵,二者危害性極大,而且?guī)r塵顆粒的粒徑要比煤塵的小得多,更易被人體吸入肺中,從而患上呼吸系統(tǒng)疾病。

為了更好地去除礦塵中的各種組分,需要將煤塵、巖塵以及二者混合物進(jìn)行分類(lèi)、分選,同時(shí),分質(zhì)、分級(jí)也是煤礦開(kāi)采過(guò)程中不可或缺的一部分[4]。干法選煤技術(shù)[5-6]是我國(guó)煤炭行業(yè)目前正在運(yùn)用與完善的分類(lèi)方法,其中細(xì)粒煤分選一直是干法選煤技術(shù)中的難點(diǎn)之一,現(xiàn)有分類(lèi)方法僅能實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)粒徑的顆粒分類(lèi)。科氏質(zhì)量流量計(jì)(Coriolis mass flow meter,CMF)可以實(shí)現(xiàn)小粒徑顆粒的測(cè)量,具有測(cè)量精度高、介質(zhì)廣、多參數(shù)測(cè)量、非侵入式測(cè)量以及可重復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[7-11],可實(shí)現(xiàn)小粒徑細(xì)粒煤的參數(shù)測(cè)量。

目前,研究人員在煤塵和巖塵以及CMF等方面展開(kāi)了研究。魏存厚等[12]對(duì)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)工作面的巖塵分布規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了協(xié)同通風(fēng)對(duì)巖塵擴(kuò)散的影響;馬鶴[13]通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測(cè)定研究了氣載巖塵的運(yùn)移規(guī)律;Ismail等[14]運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)仿真優(yōu)化了煤粉分級(jí)機(jī)模型。Gace等[15]采用雙向流固耦合測(cè)量單U型管道,實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬均滿(mǎn)足單相水流測(cè)量的精度要求。Lu等[16]對(duì)氣液兩相流的流量計(jì)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)誤差修正。Pei等[17]研究U型管水流對(duì)振動(dòng)特性的影響,發(fā)現(xiàn)相位檢測(cè)器離固定端越遠(yuǎn),對(duì)應(yīng)的時(shí)滯就會(huì)越小。上述CMF測(cè)量均針對(duì)氣液兩相流,尚未驗(yàn)證氣固兩相流的情況,尤其是因?yàn)閹r塵對(duì)人體的危害比煤塵大,所以需要首先分類(lèi)判別煤塵與巖塵。

巖塵顆粒的粒徑≤10 μm,煤塵粒徑≤1 mm,為了對(duì)微米級(jí)煤塵和巖塵混合顆粒進(jìn)行分類(lèi)測(cè)量,本文中首先建立環(huán)形靜電傳感器模型,根據(jù)諧振式U型CMF的測(cè)量原理,研究測(cè)量管兩側(cè)的時(shí)間差和流體的質(zhì)量流量的關(guān)系; 依據(jù)諧振式U型管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇ANSYS Model軟件對(duì)諧振式U型測(cè)量管進(jìn)行模態(tài)分析,確定CMF的激振頻率; 采用雙向流固耦合模擬CMF的測(cè)量過(guò)程,驗(yàn)證利用雙向流固耦合及CMF裝置對(duì)煤塵和巖塵混合顆粒進(jìn)行分類(lèi)的可行性; 測(cè)量煤塵和巖塵混合顆粒的體積流量,采用諧振式U型CMF測(cè)量管測(cè)量時(shí)間差; 最后采用ANSYS有限元仿真軟件對(duì)測(cè)量管進(jìn)行靜力學(xué)分析以及數(shù)值模擬分析,驗(yàn)證微米級(jí)煤塵和巖塵混合顆粒分類(lèi)的可行性,實(shí)現(xiàn)CMF對(duì)煤塵和巖塵混合顆粒的分類(lèi)。

1 方法

1.1 煤塵和巖塵混合顆粒分類(lèi)測(cè)量示意圖

煤塵和巖塵混合顆粒分類(lèi)測(cè)量示意圖如圖1所示。由圖可知,流體從測(cè)量管前端入口處流入,經(jīng)過(guò)環(huán)形靜電傳感器與諧振U型科氏流量計(jì)后,從測(cè)量管后端出口處流出;環(huán)形靜電傳感器可以測(cè)量流體的感應(yīng)電荷量和平均速度,根據(jù)流體的流動(dòng)性原理,可以標(biāo)定測(cè)量管前端的體積流量,諧振式U型CMF測(cè)量管可以計(jì)算出流體通過(guò)該管道時(shí)的力學(xué)參數(shù)與時(shí)間差。

1—測(cè)量管前端入口; 2—環(huán)形靜電傳感器; 3—諧振U型科氏流量計(jì); 4—測(cè)量管后端出口。

1.2 環(huán)形靜電傳感器模型的建立

環(huán)形靜電傳感器的模型最早由文獻(xiàn)[18]提出。環(huán)形靜電傳感器幾何模型的示意圖如圖2所示。由圖可見(jiàn),管道外壁接地,電極與管壁絕緣,管壁與電極之間產(chǎn)生的電容忽略不計(jì);環(huán)形電極的軸向高度為w,內(nèi)環(huán)直徑為D,電極的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的徑向厚度忽略不計(jì);點(diǎn)電荷q以速度v沿z軸進(jìn)行勻速移動(dòng),Z為顆粒速度與時(shí)間的乘積,Q為極板上的感應(yīng)電荷量,E為點(diǎn)電荷流動(dòng)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度,x1為點(diǎn)電荷在y軸上的投影與極板中軸線的距離,θ1為積分塊與軸線的夾角。

圖2 環(huán)形靜電傳感器幾何模型示意圖

電荷通過(guò)環(huán)形靜電傳感器時(shí),設(shè)F(x1,θ1)為點(diǎn)電荷到極板間的作用力,則在電極上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷量Q的計(jì)算公式[19]為

(1)

(2)

1.3 科氏質(zhì)量流量測(cè)量原理

諧振式U型CMF的測(cè)量質(zhì)量流量原理示意圖[20]如圖3所示。

(a)測(cè)量管結(jié)構(gòu)

由圖3(a)—(c)可知,流體從管道的前端流入,流經(jīng)共振的管道,再?gòu)暮蠖肆鞒?當(dāng)U型測(cè)量管內(nèi)沒(méi)有流體流動(dòng)時(shí),測(cè)量管將進(jìn)行相位相同、幅度相同的上下振動(dòng),而且測(cè)量管道上各點(diǎn)振幅相同;當(dāng)U型測(cè)量管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí),由于科氏力做功,在振動(dòng)過(guò)程中測(cè)量管發(fā)生了一定程度的扭轉(zhuǎn),使得管道前端受到科氏力的遏制,振幅減小,相位滯后。

由圖3(d)中的力學(xué)分析圖中可知,出口與入口的動(dòng)作方向恰好相反,A側(cè)和B側(cè)之間產(chǎn)生了相位差θ2;測(cè)量管平直段的長(zhǎng)度為L(zhǎng),彎管的彎曲半徑為r,振動(dòng)角速度為ω,振動(dòng)偏移量為Δx,扭轉(zhuǎn)角度為θ2。設(shè)單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)測(cè)量管的流體質(zhì)量流量為Qm,則諧振式U型測(cè)量管道所受的總扭矩T為

T=(4L+π)rωQm。

(3)

假設(shè)整個(gè)測(cè)量管的等效扭轉(zhuǎn)剛度為K,由于科氏力扭矩的作用是使測(cè)量管道發(fā)生扭轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)角為θ2,并在這個(gè)彈性范圍內(nèi)扭轉(zhuǎn)角很小,則由胡克定律可知

T=Kθ2。

(4)

由于管道的對(duì)稱(chēng)性以及A、B兩側(cè)所受的科氏力大小相同,因此2個(gè)監(jiān)測(cè)位置的振動(dòng)偏移量Δx相同,設(shè)A、B兩側(cè)輸出的時(shí)間差為Δt,則振動(dòng)偏移量Δx計(jì)算式為

(5)

綜合式(3)—(5),可得質(zhì)量流量Qm與時(shí)間差Δt之間的關(guān)系式為

(6)

式中T、L、r皆是由材料本身及管道結(jié)構(gòu)所決定的,為常數(shù)。因?yàn)橘|(zhì)量流量Qm與時(shí)間差Δt成正比,所以可以通過(guò)測(cè)量A、B管兩側(cè)的時(shí)間差,計(jì)算出流體的質(zhì)量流量。

2 有限元分析

2.1 諧振式U型管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)

科氏質(zhì)量流量計(jì)的管道種類(lèi)有很多,諧振式U型管是較早投入市場(chǎng)的管型。相比于直管型,U型管可以降低結(jié)構(gòu)剛度,易于實(shí)現(xiàn)振動(dòng),不僅可以減小外界干擾,而且能夠提高系統(tǒng)整體的品質(zhì)因數(shù)值。市場(chǎng)上CMF產(chǎn)品大多采用諧振式U形管,本文中選擇科氏質(zhì)量流量計(jì)中的諧振式U型測(cè)量管結(jié)構(gòu),測(cè)量管兩邊各設(shè)置2塊減振板,測(cè)量管與減振板的材料均設(shè)置為316L不銹鋼。由于激振器和信號(hào)檢測(cè)器的質(zhì)量很小,因此建模時(shí)將其忽略。諧振式U型管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖如圖4所示。

圖4 諧振式U型管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖

2.2 模態(tài)分析

模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)屬性,由本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料屬性所決定。每階模態(tài)都有相應(yīng)的固有頻率和振型,識(shí)別各階固有頻率和振型的過(guò)程稱(chēng)為模態(tài)分析。對(duì)CMF進(jìn)行模態(tài)分析的目的主要是為了求解管道的固有頻率以及各階振型,然后再以某一振型的固有頻率為管道施加激振力,最后根據(jù)激振頻率進(jìn)行流固耦合分析。

因?yàn)樵诿簤m和巖塵混合顆粒的分級(jí)過(guò)程中管道進(jìn)行上下開(kāi)合運(yùn)動(dòng),所以需要選取U型測(cè)量管近似的模態(tài)振型所對(duì)應(yīng)的固有頻率,從而確定CMF的激振頻率,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤塵和巖塵混合顆粒分級(jí)過(guò)程的模擬。選擇ANSYS Model軟件對(duì)諧振式U型測(cè)量管進(jìn)行模態(tài)分析,諧振式U型測(cè)量管前4階模態(tài)振型如圖5所示。

(a)一階振型

由圖5可知,前4階模態(tài)振型的固有頻率分別為93.6、113.11、163.44、357.41 Hz,一階振型為兩側(cè)管道同時(shí)向左或向右進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng),二階振型為兩側(cè)管道同時(shí)向外進(jìn)行開(kāi)合運(yùn)動(dòng),三階振型為兩側(cè)管道進(jìn)行交叉水平運(yùn)動(dòng),四階振型為兩側(cè)管道進(jìn)行扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闇y(cè)量管在無(wú)流體流動(dòng)時(shí)受外部激勵(lì)下的響應(yīng)需要滿(mǎn)足上下開(kāi)合運(yùn)動(dòng),所以選擇二階振型所對(duì)應(yīng)的固有頻率113.11 Hz作為CMF的激振頻率。

2.3 雙向流固耦合仿真設(shè)置

CMF是基于流體與固體相互作用產(chǎn)生的科氏力來(lái)測(cè)定質(zhì)量流量的,測(cè)量過(guò)程是動(dòng)態(tài)變化的,因此采用雙向流固耦合來(lái)模擬CMF的測(cè)量過(guò)程。

進(jìn)行流體模塊設(shè)置時(shí),湍流模型設(shè)為Realizablek-ε,開(kāi)啟歐拉多相流;采用速度入口和壓力出口模式,入口速度為5 m/s,出口壓力為0;在動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置中開(kāi)啟平滑模式,設(shè)置2個(gè)流固耦合界面;采用全隱式耦合計(jì)算方式,相較于半隱式計(jì)算,該計(jì)算方式的魯棒性好而且迭代次數(shù)少;設(shè)置仿真時(shí)間為10 min,仿真步長(zhǎng)為0.1 s。

進(jìn)行固體模塊設(shè)置時(shí),材料選為316L不銹鋼,密度為7 850 kg/m3,彈性模量為200 GPa,泊松比為0.3;設(shè)置固定約束面、雙向流固耦合交互面和激振力;測(cè)量管內(nèi)壁為流固耦合交互界面,激振力的計(jì)算公式為

F(t)=F0sin(2πft+θ0),

(7)

式中:F(t)為激振力隨時(shí)間變化的函數(shù);F0為激振力的幅值;f為激振頻率,即二階振型的固有頻率;θ0為初相位。

當(dāng)流體、固體模塊的參數(shù)設(shè)置完成后,再將二者的計(jì)算結(jié)果模塊連接在系統(tǒng)耦合模塊上,在系統(tǒng)耦合模塊上設(shè)置流體、固體的數(shù)據(jù)交換區(qū)域及順序,最后點(diǎn)擊求解進(jìn)行雙向流固耦合。

2.4 雙向流固耦合分析法的驗(yàn)證

流體在測(cè)量管中的激振力以壓力的形式作用于管道結(jié)構(gòu),當(dāng)激振力的頻率與測(cè)量管道的固有頻率一致時(shí),測(cè)量管道就會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象,滿(mǎn)足科氏力測(cè)量的前置條件。為使雙向流固耦合分析結(jié)果更加可靠,需要設(shè)立2處監(jiān)測(cè)點(diǎn)1、2,以便觀察A、B兩側(cè)的振動(dòng)情況,2處監(jiān)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)曲線如圖6所示,由圖即可得時(shí)間差Δt,再由式(6)中即可計(jì)算出流體質(zhì)量流量Qm。

圖6 2處監(jiān)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)曲線

一般情況下,流體質(zhì)量流量Qm的計(jì)算公式為

Qm=ρvA,

(8)

式中:ρ為流體的顆粒密度,A為測(cè)量管道截面積,v為流體的平均流速。經(jīng)式(6)、(8)的計(jì)算結(jié)果基本相同,說(shuō)明同一個(gè)測(cè)量管道入口處的流入速度與測(cè)量時(shí)間差正相關(guān)。

為了驗(yàn)證ANSYS的雙向流固耦合分析結(jié)果,仿真研究不同流速時(shí)所建U型測(cè)量管位移所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差。將仿真數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),流速與時(shí)間差關(guān)系的仿真結(jié)果如圖7所示。由圖可見(jiàn),相較于文獻(xiàn)[21]中的液體水的關(guān)系曲線,全巖塵與全煤塵的時(shí)間差-流速關(guān)系曲線差別較大,但都基本近似于一次曲線,說(shuō)明流速與時(shí)間差成正比;全巖塵的斜率和初始值遠(yuǎn)大于全煤塵的,即有明顯的特征判別參數(shù),從而在理論上驗(yàn)證了可以利用雙向流固耦合及CMF裝置對(duì)煤塵和巖塵混合顆粒進(jìn)行分類(lèi)的可行性。

圖7 流速與時(shí)間差關(guān)系曲線的仿真結(jié)果

2.5 體積流量的計(jì)算

根據(jù)流體流動(dòng)的連續(xù)性原理,管道內(nèi)流體的體積流量Qv的計(jì)算公式為

Qv=vA。

(9)

當(dāng)煤塵和巖塵混合顆粒經(jīng)過(guò)靜電感應(yīng)傳感器后,傳感器會(huì)顯示當(dāng)前流體經(jīng)過(guò)后的電荷量,將式(1)、(2)聯(lián)立計(jì)算便可推出流經(jīng)該截面(面積為A)的平均速度v;根據(jù)式(9)即可測(cè)量出經(jīng)過(guò)該管道內(nèi)流體的體積流量Qv。

3 結(jié)果與分析

3.1 顆粒密度與煤塵和巖塵顆粒的力學(xué)性能的關(guān)系

采用ANSYS Static模塊對(duì)進(jìn)行靜力學(xué)分析,計(jì)算出流體的3個(gè)力學(xué)參數(shù),即最大靜壓、最大等效應(yīng)力、總最大形變量,采用雙向流固耦合的方式進(jìn)行時(shí)間差的檢測(cè),分析顆粒密度與煤塵和巖塵的力學(xué)性能之間的關(guān)系。煤塵顆粒和巖塵顆粒的力學(xué)性能隨顆粒密度的變化分別如圖8、9所示。

(a)最大靜壓和最大等效應(yīng)力

(a)最大靜壓和最大等效應(yīng)力

由圖8、9可知,煤塵的顆粒密度為0.4～1.0 g/cm3,巖塵的顆粒密度為2.25～2.85 g/cm3,隨著顆粒密度的逐漸增大,煤塵和巖塵的最大靜壓、總最大形變量、最大等效應(yīng)力等靜力學(xué)參數(shù)以及管道兩側(cè)的時(shí)間差均呈線性增長(zhǎng),但煤塵曲線的斜率要大于巖塵的。

3.2 粒徑不同時(shí)煤塵和巖塵混合顆粒的分選

將粒徑為10 μm的煤塵顆粒和粒徑為1 μm的巖塵顆粒按比例進(jìn)行混合,煤塵的體積分?jǐn)?shù)從0開(kāi)始逐漸增大,每次增大10%,直至100%,巖塵則相反,煤塵和巖塵混合顆粒的體積分?jǐn)?shù)之和為100%。分別對(duì)全煤塵(以顆粒密度0.6 g/cm3為例)、全巖塵(以顆粒密度2.65 g/cm3為例)以及煤塵和巖塵混合顆粒按體積分?jǐn)?shù)比例混合的3種情況進(jìn)行模擬分析,計(jì)算出各自相應(yīng)的流體最大靜壓、總最大形變量、最大等效應(yīng)力和時(shí)間差參數(shù),煤塵和巖塵混合顆粒的力學(xué)性能隨煤塵體積分?jǐn)?shù)的變化如圖10所示。由圖可見(jiàn),煤塵和巖塵按一定比例混合后,流體最大靜壓、總最大形變量、最大等效應(yīng)力隨煤塵體積分?jǐn)?shù)的增加、巖塵體積分?jǐn)?shù)的減小而逐漸減小,關(guān)系曲線近似于直線;煤巖混合顆粒的時(shí)間差曲線隨煤塵體積分?jǐn)?shù)的增加而減小;與混合顆粒相比,全巖塵、全煤塵的時(shí)間差差別很大。綜上,粒徑不同的煤塵和巖塵混合顆粒的靜力學(xué)參數(shù)和時(shí)間差具有鮮明特征。

(a)最大靜壓和最大等效應(yīng)力

3.3 粒徑相同的煤塵和巖塵混合顆粒的分選

將煤塵和巖塵顆粒的粒徑設(shè)為1、5、10 μm。分別將粒徑相同的煤塵和巖塵顆粒進(jìn)行混合,煤塵的體積分?jǐn)?shù)從0開(kāi)始逐漸增大,每次增大10%直至100%,巖塵則相反,煤塵和巖塵的體積分?jǐn)?shù)之和為100%。

在各種流體速度條件下,不同粒徑的混合顆粒的時(shí)間差隨煤塵的體積分?jǐn)?shù)的變化如圖11所示。由圖可知,隨著煤塵體積分?jǐn)?shù)的增大,諧振管測(cè)量的時(shí)間差逐漸減小;對(duì)煤塵體積分?jǐn)?shù)來(lái)說(shuō),測(cè)量時(shí)間差隨著煤塵和巖塵混合顆粒的體積流量的增大而穩(wěn)步增大;體積流量越大,測(cè)量時(shí)間差減小的趨勢(shì)越明顯。

不同流體速度時(shí)混合顆粒的時(shí)間差隨煤塵體積分?jǐn)?shù)的變化如圖12所示。由圖可知,當(dāng)煤塵體積分?jǐn)?shù)<50%時(shí),粒徑為10 μm的混合顆粒的時(shí)間差最大,粒徑為5 μm的混合顆粒次之。這是因?yàn)?混合顆粒中巖塵顆粒體積分?jǐn)?shù)較大,巖塵對(duì)測(cè)量管道的振動(dòng)的影響較大,從而使前、后端振動(dòng)測(cè)量曲線的相位差變大。當(dāng)煤塵的體積分?jǐn)?shù)≥50%時(shí),粒徑為1 μm的混合顆粒的時(shí)間差最大,粒徑為5 μm的混合顆粒次之。這是因?yàn)?煤塵顆粒體積分?jǐn)?shù)較大,煤塵的顆粒密度較小,受到的空氣阻力較小,而巖塵顆粒所受阻力較大,造成流體流動(dòng)性變差,巖塵對(duì)測(cè)量管道的振動(dòng)產(chǎn)生的影響較小,使得時(shí)間差隨粒徑減小而增大。

(a)速度為1 m/s

綜上,煤塵顆粒、巖塵顆粒及其混合顆粒均具有鮮明且不同的分類(lèi)判別特征,可以采用科氏質(zhì)量流量計(jì)對(duì)煤塵和巖塵顆粒實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線精確分類(lèi)。

4 結(jié)論

首先建立環(huán)形靜電傳感器模型,根據(jù)諧振式U型科氏質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量原理,證明可通過(guò)測(cè)量管兩側(cè)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算流體的質(zhì)量流量;依據(jù)諧振式U型管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇ANSYS Model軟件對(duì)諧振式U型測(cè)量管進(jìn)行模態(tài)分析,確定科氏質(zhì)量流量計(jì)的激振頻率;采用雙向流固耦合模擬科氏質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量過(guò)程,在理論上驗(yàn)證可以利用雙向流固耦合及科氏質(zhì)量流量計(jì)裝置對(duì)煤塵和巖塵混合顆粒進(jìn)行分類(lèi)的可行性;分析顆粒密度與煤塵和巖塵的力學(xué)性能之間的關(guān)系,研究粒徑不同的煤塵和巖塵混合顆粒的靜力學(xué)參數(shù)和時(shí)間差隨煤塵體積分?jǐn)?shù)的變化,以及粒徑相同的煤塵和巖塵混合顆粒隨煤塵體積分?jǐn)?shù)和顆粒流速的變化規(guī)律。結(jié)論如下:

1)在科氏質(zhì)量流量計(jì)的同一個(gè)測(cè)量管道入口處,顆粒的流入速度與測(cè)量時(shí)間差正相關(guān)。

2)通過(guò)模態(tài)分析可知,諧振式U型測(cè)量管應(yīng)選擇二階振型所對(duì)應(yīng)的固有頻率113.11 Hz作為科氏質(zhì)量流量計(jì)的激振頻率。

3)煤塵的顆粒密度為0.4～1.0 g/cm3,巖塵的顆粒密度為2.25～2.85 g/cm3。粒徑不同的煤塵和巖塵顆粒混合后,當(dāng)煤塵顆粒的體積分?jǐn)?shù)增大時(shí),流體最大靜壓、總最大形變量、最大等效應(yīng)力和時(shí)間差減小; 全巖塵、全煤塵的時(shí)間差與混合顆粒的相差較大。粒徑相同的煤塵和巖塵顆?；旌虾?隨煤塵體積分?jǐn)?shù)的增大,時(shí)間差急劇減小; 時(shí)間差隨著混合顆粒的體積流量的增大而增大; 當(dāng)煤塵體積分?jǐn)?shù)<50%時(shí),粒徑越大時(shí)間差越大; 當(dāng)煤塵體積分?jǐn)?shù)≥50%時(shí),粒徑越大時(shí)間差越小。

煤塵顆粒和巖塵顆粒具有鮮明且不同的分類(lèi)判別特征,微米級(jí)煤塵和巖塵顆粒分類(lèi)具有可行性,可實(shí)現(xiàn)科氏質(zhì)量流量計(jì)對(duì)混合顆粒的實(shí)時(shí)在線精確分類(lèi)。

利益沖突聲明(Conflict of Interests)

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者貢獻(xiàn)(Author’s Contributions)劉丹丹和朱鴻飛進(jìn)行了方案設(shè)計(jì),所有作者均參與了論文的寫(xiě)作和修改。所有作者均閱讀并同意了最終稿件的提交。

The study was designed by LIU Dandan and ZHU Hongfei.The manuscript was written and revised by all authors.Both authors have read the last version of paper and consented for submission.