矿井围岩与风流热湿交换若干问题的实验研究

作     者：赵靖 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱能

授予年度：2010年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：矿井巷道 传热传湿 热湿交换 传热系数 传湿系数 

摘      要：随着社会经济的发展,我国各类矿井开采深度的不断增加,矿井热害越来越严重,机械制冷降温成为矿井降温技术重要的发展方向。要合理选择制冷设备,首先就需要确定巷道内的冷负荷和湿负荷,弄清矿井围岩与风流热湿交换的机理,这是进行一切降温除湿技术的基础。在诸多热源中,巷道围岩的散热散湿是最主要的一项,计算过程也最为复杂。与一般建筑的空调冷负荷相比,矿井冷负荷要复杂的多。因为围岩的散热散湿是一个三维非稳态过程,传热系数与传湿系数的影响因素很多,传热传湿机理相当复杂。而目前,我国矿井一般都是延用前苏联的一些经验计算公式,但是这些公式都存在以下几个问题:一、计算时需要的参数很多,在实际工程上很难被应用;二、忽略湿度对传热的影响,计算结果往往差强人意;三、不能较为准确适用于计算中国矿井独特的情况。 本文采用理论分析与模拟实验相结合的方法,首先推导出矿井围岩与风流热湿交换的微分方程组的柱坐标形式,建立一套系统的适用于矿井的数学模型。然后在实地调查、测试的基础上,按照相似理论搭建一矿井风流热湿交换模拟实验台,用与煤矿围岩热工性能相似的混凝土试件代替真实巷道,模拟矿井围岩与风流的热湿交换过程。通过变换风流进口的温度、湿度、速度,监测出口空气状态的变化和围岩内部温度的变化。经过多组实验工况的测试并利用统计学工具进行分析研究,分析出风流经过矿井湿壁巷道,沿途增温增湿的影响因素和变化规律,围岩稳态内壁温度的变化规律,以及围岩传热系数和传湿系数的回归计算公式。