【摘 要】
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巷道壁面与风流间的传热、传质系数是分析井下风流热湿分布规律、计算巷道壁面温度的核心参数。而壁面温度是井下进行风流温度预测,通风量确定的关键因素。壁面温度与风流间的热湿交换又直接影响井下工作人员的身体舒适度及劳动效率。因此,准确的确定传质与传热系数,求解壁面温度,预测井下巷道风流温度是研究和改善井下热湿环境的重点和关键。本文采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,对巷道内风流温度和非齐次热湿边
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巷道壁面与风流间的传热、传质系数是分析井下风流热湿分布规律、计算巷道壁面温度的核心参数。而壁面温度是井下进行风流温度预测,通风量确定的关键因素。壁面温度与风流间的热湿交换又直接影响井下工作人员的身体舒适度及劳动效率。因此,准确的确定传质与传热系数,求解壁面温度,预测井下巷道风流温度是研究和改善井下热湿环境的重点和关键。本文采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,对巷道内风流温度和非齐次热湿边界条件下巷道壁面温度进行了研究。基于湿壁条件下围岩非稳态导热微分方程,对其非齐次边界条件进行齐次化处理,构造出辅助函数使其满足非齐次边界条件,利用贝塞尔函数及分离变量法等理论,对齐次化后的围岩非稳态导热微分方程进行求解,得出了不同巷道潮湿覆盖率下的壁面温度解析解,并把求解的结果与八连城矿现场实测的壁温值进行了对比分析,从分析结果可知,两者间数值吻合度较好。根据实际巷道中风流流动的特点,基于一定的假设条件,以圆管紊流模型为基础,建立一维紊流对流传质的柱坐标方程,在壁面传质通量恒定的前提条件下,首次对巷道截面上风流中水蒸气浓度分布规律进行了研究。在此基础上,结合巷道内风流沿截面的速度分布规律和边界层积分方程,对巷道内对流传质系数进行了研究,推导出对流传质系数的表达式,并与布拉修斯光滑管内紊流对流传质的准则方程式进行比较,结果非常相近。根据对流传质系数和路易斯准则等理论,推导出对流传热系数的表达式。考虑湿度对温度变化的影响、巷道的性质及主要放热源等因素的前提下,构建了井下典型巷道末端风流温度预测模型,选取八连城矿西南翼第二联巷0、西南翼皮带下山1、西南翼皮带下山2三段典型分叉巷道,利用风流温度预测模型对八连城矿井下典型巷道末端风流温度进行预测,根据模型计算结果与实测数据对比分析,证明该模型具有实用性。在典型巷道末端风流温度预测模型及网络解算理论的基础上,采用辽宁工程技术大学矿井通风管理信息系统软件MVIS对八连城矿井下巷道进行了风温预测,预测值与现场实测值相比,结果吻合度较好。
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