井巷围岩与风流热湿交换特性研究与分析

作     者：李跃通 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕品

授予年度：2013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：风流温度 不稳定换热系数 热湿交换 围岩散热 

摘      要：随着煤炭工业的发展和机械化程度的不断提高,煤矿采深逐年增加,而矿井热害也越来越严重。矿井热害会给井下作业人员的健康和煤矿的安全生产带来很大的威胁。对矿井内风流而言,其热源有多种,如围岩散热、机电设备散热、矿物氧化放热等,而围岩散热是最重要的热源之一,研究围岩与风流间的热湿交换机理和规律,对于提高矿井热参数预测能力、防治矿井热害具有重要意义。 本论文通过对井巷围岩与风流间热湿交换相关理论的学习和分析研究,基于不稳定换热系数建立了围岩与风流间的热交换模型。结合两组现场实测数据在计算软件Mathematica环境下分析了相关参数对于风流温升的影响情况,包括壁面粗糙度、巷道断面周长、风流质量流量、岩石热导率、风流含湿量等,并对风流含湿量的变化对风流与围岩间热交换的影响进行了详细分析和讨论。在FLUENT环境下,通过建立相应的物理模型,分析了数值模拟方法计算风流与围岩热交换的特点。 分析和研究结果表明壁面粗糙度系数对风流与围岩间的热交换的影响不明显;巷道断面周长和岩石的热导率对热交换有一定的影响;风流的质量流量对热交换的影响比较明显,并且风流量减小时风流温度的升高比风流量增加时风流温度的降低要显著;风流含湿量的变化对热交换的影响最强烈。不适合用数值模拟的方法进行风温的预测和计算。提出也可以采用类似于求解井巷通风阻力的查表法进行井下热计算。