多孔介质热质传递机理及高温矿井蓄热控温技术研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ztcld2003
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针对由于高温围岩所引起的井下热害问题,本文提出了利用相变蓄热模块的蓄热控温技术。本文设计的复合相变蓄热模块是控温技术的核心部件,通过理论分析、数值模拟及井下现场测试相互结合的研究方法,分析复合多孔介质传热传质模型,并通过建立相变蓄热模块的物理、数学模型,对本文设计的相变蓄热模块的降温情况进行研究,并结合平顶山某矿进行现场测试试验,模拟现场高温环境下的降温情况。主要结论如下:(1)以一条500m巷道为例,通过计算得到了巷道仅在通风条件下的风温变化曲线,风温超过安全规定;数值模拟与理论计算所得风温曲线数值十分接近,从而验证数值模拟的可靠性。(2)通过对比分析仅通风和相变蓄热模块联合降温措施,后者比前者500m处风温降低了6.5℃,降温率达20.02%,平均降温量为3.73℃,平均降温率达14.1%。同时,当沿巷道两侧分别布置相变蓄热模块时,巷道整体风温低于26℃,符合煤矿安全规程,降温效果显著。(3)在入口风温不变的条件下,随着壁温的增加,围岩与风流的温差越大,吸收的热量越多,表现为降温前后风温曲线差值越大,实现降温幅度也越大。(4)在通风与相变蓄热模块的共同作用下,沿通风方向上,巷道风温呈现出“温度块”式分布,通风距离越远,中间高两边低的温度分布愈加显著。(5)相变蓄热模块的厚度影响整体的降温效果,结果表明,应选择厚度为200mm的相变蓄热模块,既可以增加蓄热量,又能达到比较好的降温效果。(6)利用数值模拟对平顶山某矿掘进巷道热环境进行分析,并结合实际工况模拟采取联合降温措施得出:现场实测与数值模拟误差在1℃以内,效果较好。分析数值模拟结果得出,巷道同一截面处的温度分布不均匀。在联合降温条件下,整体温度低于26℃,降温效果显著。
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