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基于废热驱动吸收-压缩复叠制冷系统的4E分析与优化

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制冷与空调 2024年第2期24卷 28-35,71页

作者：蒋茂灿韩小龙李见波青岛海信日立空调系统有限公司山东科技大学

为了营造船舶、冷藏重型卡车的低温环境,提高发动机低品位废热的利用效率,提出发动机废热驱动的吸收-压缩复叠制冷系统,从能量、[火用]、经济和环境的角度建立模型,并进行模拟研究。通过多目标优化,将低温级蒸发温度、低温级冷凝温度、... 详细信息

为了营造船舶、冷藏重型卡车的低温环境,提高发动机低品位废热的利用效率,提出发动机废热驱动的吸收-压缩复叠制冷系统,从能量、[火用]、经济和环境的角度建立模型,并进行模拟研究。通过多目标优化,将低温级蒸发温度、低温级冷凝温度、高温级冷凝温度、复叠传热温差作为决策变量,得到系统的最优运行参数。结果表明,在最优运行工况下,系统COP为1.55,[火用]效率为0.246,总成本为15055.23美元/年。

关键词：复叠制冷废热性能系数 [火用] 经济优化

R134a-DMF垂直管内鼓泡吸收特性研究

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制冷学报 2022年第2期43卷 80-88页

作者：孔祥强李华昭李见波山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

为研究垂直管内R134a-DMF(二甲基甲酰胺)鼓泡吸收过程的热、质传递特性,本文搭建了垂直管内鼓泡吸收实验测试装置,构建了管内R134a被R134a-DMF混合溶液鼓泡吸收过程的热、质传递数学模型。进一步通过模型分析了当吸收压力为0.35 MPa,蒸... 详细信息

为研究垂直管内R134a-DMF(二甲基甲酰胺)鼓泡吸收过程的热、质传递特性,本文搭建了垂直管内鼓泡吸收实验测试装置,构建了管内R134a被R134a-DMF混合溶液鼓泡吸收过程的热、质传递数学模型。进一步通过模型分析了当吸收压力为0.35 MPa,蒸气入口温度为5℃,稀溶液入口质量流量为12.0 kg/h时,吸收过程搅拌流、弹状流、泡状流和单相流的流型变化特点,并得到了吸收高度随入口参数的变化规律。结果表明:吸收过程中弹状流占据吸收高度的比例最大;随着吸收过程的进行,吸收速率不断增大,蒸气温度变化幅度最大,其次是相界面温度和溶液温度,冷却水温度变化幅度最小,且各温度变化在搅拌流流态时最大,在泡状流流态时最小;当稀溶液的入口质量分数为0.4,入口温度为45℃时,蒸气入口质量流量从1.0 kg/h升至2.5 kg/h,吸收高度从0.44 m升至1.88 m。

关键词：吸收式制冷制冷剂鼓泡传热系数

直膨式太阳能热泵微通道集热/蒸发器制冷剂分布特性

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太阳能学报 2022年第8期43卷 236-244页

作者：孔祥强马廷东马善乐李瑛李见波山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

为研究微通道集热/蒸发器内制冷剂分布及对直膨式太阳能热泵系统性能的影响,搭建以丙烷(R290)为制冷剂的系统实验平台。基于实验数据,提出一种利用红外成像技术分析微通道集热/蒸发器内两相态制冷剂分布的方法,获得了电子膨胀阀开度、... 详细信息

为研究微通道集热/蒸发器内制冷剂分布及对直膨式太阳能热泵系统性能的影响,搭建以丙烷(R290)为制冷剂的系统实验平台。基于实验数据,提出一种利用红外成像技术分析微通道集热/蒸发器内两相态制冷剂分布的方法,获得了电子膨胀阀开度、太阳辐射强度以及环境温度对集热/蒸发器内两相态制冷剂分布情况的影响特性。结果表明:当电子膨胀阀开度由20%增至60%时,集热/蒸发器的制冷剂分布参数(RDP)提高10.6%,系统性能系数(COP)从2.8升至5.5。较高的太阳辐射强度或环境温度可有效避免制冷剂回流现象。

关键词：太阳能热泵系统红外成像丙烷微通道集热/蒸发器制冷剂分布

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基于多元线性回归直膨式太阳能热泵性能预测

太阳能学报 2022年第1期43卷 443-449页

作者：孔祥强刘晓东尚燕平李瑛李见波山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

针对直膨式太阳能热泵(DX-SAHP)系统运行工况复杂、系统热力性能预测较为困难的问题,提出基于多元线性回归算法的系统性能预测模型。在对环境参数和运行参数与系统性能系数(COP)之间相关性分析的基础上,利用Python语言编写了具有自学习... 详细信息

针对直膨式太阳能热泵(DX-SAHP)系统运行工况复杂、系统热力性能预测较为困难的问题,提出基于多元线性回归算法的系统性能预测模型。在对环境参数和运行参数与系统性能系数(COP)之间相关性分析的基础上,利用Python语言编写了具有自学习能力的训练模型程序,分别将春秋季、夏季和冬季工况下的实验数据作为模型样本训练数据,实现模型的自我完善。获得不同季节工况下的系统性能预测模型,对模型的准确性进行F检验和T检验。结果表明,全年工况下DX-SAHP系统COP预测值和实测值之间的平均相对误差为6.4%,验证了所构建系统性能预测模型的准确性。

关键词：太阳能热泵系统热水器性能系数多元线性回归预测模型

远场应力作用下底抽巷对底板隔水性能影响及加固技术优化

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煤炭学报 2023年第9期48卷 3336-3346页

作者：李见波苗葳李振华韩久方许海涛李鹏华北科技学院矿山安全学院河北燕郊065201 焦作煤业(集团)有限责任公司河南焦作454000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 焦作煤业(集团)新乡能源有限公司河南新乡453600 内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000

大水矿区底抽巷施工影响底板岩层隔水性能,增加煤炭开采的危险性并给底板注浆加固技术带来挑战。为此开展了远场应力作用下采动条件下底抽巷对关键岩层隔水性能影响及加固技术优化研究。根据底抽巷的轴向和断面特征,建立远场主地应力作... 详细信息

大水矿区底抽巷施工影响底板岩层隔水性能,增加煤炭开采的危险性并给底板注浆加固技术带来挑战。为此开展了远场应力作用下采动条件下底抽巷对关键岩层隔水性能影响及加固技术优化研究。根据底抽巷的轴向和断面特征,建立远场主地应力作用下底板关键岩层力学作用模型,求解有底抽巷和无底抽巷时底板破坏区下方粉砂岩的变形和弯矩理论解,进而研究底抽巷道条件下浆液充填套管在注浆加固岩层的应用效果,并进行数值验证。首先,根据研究区主要远场地主应力赋存特征得到局部坐标系中粉砂岩Ⅱ承受的应力分量σ′;然后根据弹性矩形薄板单三角级数的Levy解,运用广义简支边和叠加法,得到两邻边自由条件下工作面推采距离与工作面长度比分别为0.50、0.75、1.00、1.50和2.00时底板破坏区下方粉砂岩Ⅱ的变形和弯矩值。结果表明近似弹性条件下粉砂岩Ⅱ在底抽巷交叉点处的位移最大,且大于四边固支条件下同尺寸岩层最大位移;底抽巷影响下粉砂岩Ⅱ固定边承受的最大弯矩值比固支边时高一个数量级,同等条件下底抽巷使得粉砂岩Ⅱ更易发生变形,降低了粉砂岩Ⅱ抵抗变形性能和抗弯刚度。据此提出底板注浆加固工程优化方法,将浆液充填套管进入粉砂岩Ⅲ垂直深度2 m,给粉砂岩Ⅱ自由边增加约束,底板注浆加固工程中浆液充填长套管利用抗弯性能改善粉砂岩Ⅱ边界条件增加其抵抗强度,数值计算结果验证了底板注浆加固工程中浆液充填套管实际作用效果。

关键词：远场地应力底板破坏注浆加固浆液充填套管岩体变形

底板水压力作用下底抽巷对底板岩层影响试验研究

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煤炭工程 2023年第8期55卷 73-77页

作者：李鹏王永涛李见波内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017300 山东能源集团西北矿业有限公司陕西西安710018 华北科技学院矿山安全学院河北三河065201

为研究采动和承压水作用下底抽巷对底板岩层的变形与破坏的影响,基于能量守恒原理,通过传统室内相似模拟平台,分析底板水压力有效施加机制,并开展底抽巷影响下底板岩层变形与破坏相似试验。相似试验结果表明,底板岩体应力场在底抽巷道... 详细信息

为研究采动和承压水作用下底抽巷对底板岩层的变形与破坏的影响,基于能量守恒原理,通过传统室内相似模拟平台,分析底板水压力有效施加机制,并开展底抽巷影响下底板岩层变形与破坏相似试验。相似试验结果表明,底板岩体应力场在底抽巷道开挖阶段和工作面推采阶段分别受到两次明显扰动,巷道开挖和煤层开采后的空间提供了能量释放的通道,采动是应力场变化的重要因素,巷道对局部应力和周边位移影响明显。有底抽巷条件下底板破坏深度大于无底抽巷时情形,无底抽巷时各测线位移变化规律相近,表现为“凸”变形;存在底板巷道时,底抽巷下方的测线形态有变化且各测线的变形规律出现差异。底抽巷使得近水体处的岩体裂隙更发育,在底抽巷道附近尤其是破碎区域,需要采取相应加固措施针对性地减小底抽巷道对底板岩体隔水性能的影响。

关键词：水压力底抽巷相似试验限定变形底板破坏

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近奥灰薄隔水层底板岩体变形破坏机制研究

煤炭科学技术 2021年第12期49卷 173-179页

作者：李见波尹尚先华北科技学院安全工程学院河北三河065201 华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室河北三河065201

近奥灰承压含水层和薄隔水层条件给矿井的安全生产造成很大威胁,为研究奥灰影响下薄隔水层底板岩层变形破坏机制,基于岩层地质结构特征,构建了风化带影响下底板岩体变形破坏模型,进行理论分析并验证。以垂向底板岩层变形的差异性为基础... 详细信息

近奥灰承压含水层和薄隔水层条件给矿井的安全生产造成很大威胁,为研究奥灰影响下薄隔水层底板岩层变形破坏机制,基于岩层地质结构特征,构建了风化带影响下底板岩体变形破坏模型,进行理论分析并验证。以垂向底板岩层变形的差异性为基础,计算得到了特厚煤层开采时底板破坏区深度,分析了弹塑性条件下风化带上方完整岩层的扰动变形特征和基于I型应力强度因子的裂纹型岩层拉伸破坏机制。最后,基于井田构造和煤层赋存特征建立数值模型,模拟分析近奥灰承压含水层和薄隔水层条件下特厚煤层开采底板岩体的变形值和破坏规律。计算结果表明:岩层两端受压、中间受拉,形成类似薄板结构,岩层受到向上的垂向应力,加快了岩层的破坏;奥灰顶部风化带由于岩性较弱受扰动容易破坏,而且破坏区会向上发育;岩层破坏通过底板破坏区和风化带破坏区向中间不断发育贯通。特厚煤层开采时,破坏区能够贯穿风化岩层上方的整个底板岩层。监测点瞬态位移变化表明:监测点位移曲线垂向存在2个明显的拐点,将监测点位移曲线分为3段,分别对应着风化段上方岩层、风化段和奥灰层,奥灰风化带对底板岩层变形影响明显,需要采取相应加固措施。监测点全程位移曲线与瞬态变化曲线规律一致,数值计算结果与理论分析相符。

关键词：矿井突水裂纹扩展底板变形奥灰水隔水层破坏

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动水条件下浆液扩散沉积与封堵效果试验研究

煤炭技术 2023年第10期42卷 124-128页

作者：马洪涛王清锋李见波鄂托克前旗长城三号矿业有限公司内蒙古鄂尔多斯017300 华北科技学院矿山安全学院河北三河065201

基于矿井水文地质条件和注浆工艺建立裂缝涌水与注浆模型,开展排水条件与不排水条件下裂隙注浆效果试验,分析排水条件、浆液固结体、析水率、裂隙空间和钻孔倾角等因素对注浆效果的影响。试验结果表明,排水条件下,注浆压力越大,浆液扩... 详细信息

基于矿井水文地质条件和注浆工艺建立裂缝涌水与注浆模型,开展排水条件与不排水条件下裂隙注浆效果试验,分析排水条件、浆液固结体、析水率、裂隙空间和钻孔倾角等因素对注浆效果的影响。试验结果表明,排水条件下,注浆压力越大,浆液扩散距离越大,可排水条件是注浆顺利的重要保证。浆液沉积固结体与浆岩耦合界面成为裂隙中堵水的关键区域,浆液析水率、裂隙空间和钻孔角度是影响浆液固结体的三因素。该研究有益于开采前裂隙含水层注浆工艺的优化和相关理论研究。

关键词：动水承压含水层浆液扩散浆液固结体封堵效果

承压水渗流条件下预防陷落柱突水力学模型及应用

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中国矿业大学学报 2016年第2期45卷 217-224页

作者：李见波许延春华北科技学院安全工程学院河北三河065201 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京10083

针对陷落柱突水对矿井安全生产的威胁,运用理论分析、相似模拟和数值模拟综合手段研究分析陷落柱的水文地质特征,充分考虑承压水对陷落柱围岩影响作用,建立了预防陷落柱突水灾害物理模型.结果表明：按照水流的形态,可将陷落柱围岩分为... 详细信息

针对陷落柱突水对矿井安全生产的威胁,运用理论分析、相似模拟和数值模拟综合手段研究分析陷落柱的水文地质特征,充分考虑承压水对陷落柱围岩影响作用,建立了预防陷落柱突水灾害物理模型.结果表明：按照水流的形态,可将陷落柱围岩分为无水力梯度的塑性充水区和存在水力梯度的周边渗透区,且将周边渗透区作为陷落柱的重要表征参数.同时,基于比奥理论、高等渗流力学和弹塑性力学等基础理论,分析了预防陷落柱突水灾害模型的力学机制;推导出柱体周边渗透区和弹性区的应力分布函数,得到了求解陷落柱周边渗透区距离公式.根据范各庄矿现场地质条件,计算得到该矿2^#陷落柱的保护煤柱留设尺寸和围岩应力分布曲线,运用数值软件对陷落柱周边流固耦合场进行分析,结果与理论分析一致.

关键词：渗流陷落柱突水力学模型