大量的煤在堆放的过程中,长时间裸露在外界环境中,会发生氧化放热反应,释放出大量的热,当热量积聚到一定程度,将会导致煤堆自燃。我国虽是煤炭大国,但是现有的煤炭开采方法,以及煤炭储存和运输方法还不够完善。基于此,本文采用重力热管移热降温,防止煤堆自燃。在煤堆内部插入重力热管,利用热管相变的高效导热性,及时导出煤堆内部积聚的热量。基于能源节约和环境保护,本文研究了有效利用煤堆内部热量的方法。本文基于提高松散煤体的散热效率,建立了单根热管、两根热管以及倾斜热管作用煤堆移热降温的数学模型,并对煤堆自燃的原因进行了详细阐述。在此基础上,数值模拟了热管插入煤堆不同深度、角度、间距的条件下,对煤堆内部温度场及湿度场的影响。此外,基于Seebeck效应,设计了一套热电能量转换系统,将重力热管从煤体内部吸收的热能转换成电能,供应低功率元器件的使用。研究结果表明:采用单根重力热管移热降温时,热管插入煤堆的深度较大(0.35m)时,倾斜角度为70°时,热管的降温效果较好。同时,松散煤体距离热管越近,温度越低,热管在影响半径范围内的数值模拟结果与数学模型推论相符合。采用两根重力热管移热降温时,热管间距由0.05m到0.25m的变化过程中,热源正上方0.05m处和0.15m处煤体的最大温降值分别为36.55K和40.47K,且热管间距为0.15m时,能够有效抑制煤堆温度升高,是实际应用过程中的最佳布置间距。此外,研究重力热管对煤堆湿度场的影响时得到,温度越高的地方,湿度越低。热源高温区底部的湿度先降低,其次是热源两侧,最后是热源上侧。重力热管两侧的降温作用较好,湿度值略高。图[38]表[7]参[63]