矿用热管换热器析湿工况换热分析

当前矿井回风用热管换热器的设计换热效果与实际应用情况偏差较大。通过基于焓差的Threlkeld法分析了矿井回风析湿工况下的传热系数和翅片效率，进而建立了单根热管换热管的换热模型，并通过逐管法对热管热换热器进行换热分析。结果表明：在实际应用环境中该换热器的总传热系数变化不大，可看作定传热系数传热。换热器的矿井回风与换热器回风侧热管外壁翅片表面温度相差很大，应保证换热器回风侧热管外壁翅片表面温度大于0℃。     

基于不同换热器的矿井回风余热回收换热效果研究

换热器是矿井回风余热回收系统的核心装置,换热器的选择直接决定了矿井回风余热的利用效率。文章依托万福矿井回风余热回收系统换热器的选取工作,采用三维离散相气液两相流模型对喷淋式换热器内风流的传热特性和阻力特性进行模拟,并基于二维双精度标准k-ε湍流模型分析了热管式换热器内风流速度、压力及温度的变化特征,对比分析喷淋式和热管式回风换热器的换热效果、阻力大小。结果表明,喷淋式换热器对回风产生的阻力较小,而热管式换热器的换热效果更好。通过经济性分析可知应用热管式换热器的年均投入仅为喷淋式换热器的三分之二。     

热管换热器回收煤矿回风余热预热矿井进风研究

以矿井需风量8 000 m3/min为例,运用热管理论和传热理论建立矿井回风焓变放热方程和热平衡方程,并利用计算流体动力学分析软件Fluent对余热回收系统换热效果进行数值模拟。研究结果表明:当矿井进风量为8 000 m3/min,新鲜风流温度高于-29℃时,热管换热器可以利用回收的回风余热满足新鲜风流的预热要求;通过数值模拟分析可知,对于不同需风量的矿井,当新鲜风流的温度高于临界温度时,热管换热器回收的回风预热便可以独立完成对新鲜风流的预热。     

整体式热管换热技术在煤矿井口防冻系统中的应用

以阳煤二矿南风井井口防冻应用整体式热管换热技术为例,根据井口防冻热负荷和矿井回风余热的供热能力,对热管换热器基本参数和热管阻力进行了设计计算。经过统计一个采暖季的数据,分析了典型工况下矿井回风、新风在换热前后的温度变化情况。结果表明：应用热管换热技术可以满足井口防冻的热需求,当最低温度-15℃接近设计最低值时,进风温度2.2℃也能达到预期目标。     

热管式矿井通风热能自平衡系统设计与应用

为解决冬季煤矿进风口温度过低不能满足矿井通风安全的问题,利用热管的高效传热性能和等温特性,提出了采用低温相变热管技术通过矿井回风加热矿井进风的系统设计。根据热平衡理论对矿井回风中的有效利用热量进行理论分析,得出系统可处理的最低环境温度。结果表明:在矿井回风温度为15℃,相对湿度为90%的条件下,当环境温度高于-17.5℃就能将矿井进风加热至2℃以上。与矿井回风源热泵相比,其120天的运行费用可节约93万元,具有较好的经济效益。可为井筒防冻及矿井回风余热利用系统设计提供参考。     

分离式热管换热技术在井口防冻系统中的应用研究

为解决目前分体式热管规模较小,输送距离短,在煤矿余热回收中应用受限的问题,以赵庄煤矿苏南风井井口供暖项目为工程案例,介绍了分离式热管换热技术在井口防冻系统中的应用。首先在通过对井口供暖热负荷和矿井回风余热的供热能力进行匹配分析的基础上,对分离式热管换热系统蒸发器和冷凝器的换热面积、上升和下降管路循环高差、蒸发器和冷凝器的风阻等进行了设计计算;然后基于供暖季运行的数据,分析了典型工况下两器在换热前后的温度变化情况。工程实践表明：分离式热管换热技术应用于煤矿井口供暖系统是可行的。     

基于热管换热技术回收矿井回风低温余热的应用研究

基于低温热管换热技术设计研发了回收矿井回风余热资源的换热装置,应用在阳煤集团一矿吴家掌风井。针对项目概况、方案设计及运行效果进行详细论述,系统运行测试表明本装置设计合理,可满足矿井回风热能回收的要求。低温热管换热系统运行费仅21.8万元/a,比传统热风炉运行费用减少250余万元/a,煤耗为0,对环境零污染。     

矿井回风热管余热回收利用研究

为满足寒冷地区矿井进风空气加热的要求,介绍了一种用于矿井回风余热利用的热管系统。该系统吸收矿井回风中携带的低温热能,通过热管将热量传递至进风侧空气,提升进风温度。此外,系统为克服矿井进风、回风风道新增设备产生的风阻,在风道中增加了平衡风机,系统配套检测系统可根据风道风阻压力变化控制平衡风机运行台数。使用该系统取代现有燃煤热风炉在满足矿井进风温度要求的同时,不仅可以节约煤费、电费、人工费等运行成本,还可满足环保排放要求。最后提出了某矿井回风热管余热回收利用系统在运行过程中存在的问题并给出了解决措施,为矿井回风余热的利用奠定了基础。     

全自动低温热管技术在矿井回风余热回收中的应用分析

为了充分回收矿井回风中的低温余热，对布尔台煤矿松定霍洛风井的井筒负荷和回风余热资源量进行了具体的计算分析；阐述了采用低温热管+自动化控制系统进行矿井回风预热回收的技术手段、建设方案和工艺流程。对自动化控制部分的功能、设备运行管理、热管控制系统进行了详细说明和介绍；对相匹配的矿井风道建设和热管回收矿井回风余热系统的运行进行了阐释。该系统的工程应用结果表明，采用低温热管余热回收技术+PLC智能自动化控制系统，可实现矿井回风余热的有效利用和可靠运行，每年可节约标准煤约1 500 t,减少碳排放约3 900 t,达到了节能减排和环保再利用的目标。     

热管换热器回收矿井回风余热的可行性分析

针对东北和西北高原地区冬季煤矿回风存在能源浪费问题,提出了利用热管技术在煤矿建立回风余热回收系统。并以东北地区矿井为例,对热管尺寸,翅片大小以及热管数目和排列方式的确定等因素展开分析,从技术和经济效益2方面,论证了在我国寒冷地区建立煤矿回风余热回收系统是可行的。     

矿井回风换热器换热性能影响因素的仿真及实验研究

为研究制热/制冷、逆喷/顺喷、液滴平均直径3个因素对矿井回风换热器换热性能的影响规律,利用CFD仿真软件FLUENT对矿井回风/液滴两相流进行了3D仿真。根据边界条件不同,共仿真了制热和制冷、逆喷和顺喷、液滴平均直径分别为0.10,0.15和0.20 cm等12种工况,得出了各种工况下液滴温度变化情况,并利用工程实践运行结果和实验对部分仿真结果进行了验证。结果表明:制冷、顺喷、小液滴工况下获得的液滴温度变化大于制热、逆喷、大液滴工况下获得的液滴温差,从而说明制冷、顺喷、小液滴3种工况下回风换热器的换热性能更好。     

矿井乏风余热回收和除尘实验研究

煤矿在开采的过程中会产生数量巨大的低温热源,如果能合理利用,将产生丰厚的经济效益和环境效益。设计了矿井乏风余热回收净化系统,采用多级喷淋对矿井乏风进行显热回收并除尘。实验研究各级喷淋换热效率及除尘效率,并分析其影响因素。实验结果表明:当整体水气质量流量比为0.649 8、单级水气质量流量比为0.324,且环境温度为17℃时,乏风两级喷淋后水温可以升高约3.4℃,喷淋室风侧换热总效率为82.72%;乏风温度越高,各级换热效率越高;乏风湿度越大,各级换热效率和换热总效率增加,但湿度超过70%后效率变化不明显;乏风速度增大,各级换热效率降低;喷淋室入口水温升高,各级换热效率降低;随着风速的升高,除尘效率降低。当风速1 m/s时,喷淋室的平均除尘效率约为55%。     

矿井次生热能资源的利用方式研究

矿井是资源开发的场所,在矿井开采的过程中,伴随有矿井水和矿井回风的产生,由于地层蓄热作用,矿井下冬暖夏凉,矿井水和矿井回风是很好的可再生能源.水源热泵和空气源热泵是利用可再生能源的既节能又环保的制热制冷设备,利用它们既可代替燃煤锅炉为矿山生产、生活在冬季供热,也可在在夏季供冷.分析了燃煤锅炉供热存在的缺点和热泵系统供热的优点,论述了水源热泵和空气源热泵用于矿山供热的可行性,详细阐述了热泵运行的方式,并比较了热水系统的2种加热方式,为绿色矿山建设提供了新思路.     

基于热管输热的矿井地热危害控制试验研究

我国矿山资源需求增大,矿井开采深度不断加深,井下地热危害日趋严重,影响了矿井安全生产。针对现有热害控制技术存在深层矿井工作面降温效果不明显,无法有效控制井下热害的问题,利用热管的高效传热特性,建立了采用动力型热管的热害控制系统并搭建了试验平台,用以模拟井下热源环境以及系统热量、冷量传递输运过程。结合矿井实际环境,测试分析了动力型分离式热管降温系统换热的影响因素。结果表明:在蒸发器和冷凝器迎风风温36.5℃和18℃、冷凝器风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz、充液率51%的条件下,蒸发器的吸热量随着风量的增加而升高;在蒸发器迎风风温42.8℃、风速2 m/s、冷凝器风温18.8℃、风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz的条件下,最佳充液率取值区间为51%~60%;蒸发器各参数不变,当冷凝器迎风温度为16.5℃、风速为2.5 m/s、充液率为67%时,换热量随着溶液泵频率的增加先升高后稳定不变;两换热器距离为4~10 m时,温度和风速变化对系统换热效率影响很小。研究结果反映出动力型分离式热管降温系统可有效改善深井工作环境,使井下高温热害得到有效控制。     

基于吸收式换热机组的热电厂乏汽余热利用供热系统研究

通过分析目前热电联产集中供热系统存在问题,基于吸收式换热系统运行原理,一方面提出在部分二级换热站安装吸收式换热机组,使得在不改变一次网供水温度、二次网供回水温度的前提下,显著降低一次网回水温度,一次网供回水温差增加可有效提高管网输送能力;另一方面提出在电厂安装吸收式换热机组,以汽轮机采暖抽汽作为驱动热源回收汽轮机乏汽余热,用于梯级加热一次网回水。由于一次热网低温回水与汽轮机乏汽能级匹配,使得改造后的供热系统处于极佳效率工作区间。经过此次改造后提高了热源供热能力,增加了管网输送能力及电厂发电量,同时大幅提高电厂热效率,该方案的实施可有效缓解北方城市热电联产集中供热面临的矛盾。     

掘进工作面冲击射流换热特性

针对高温矿井掘进工作面的通风和换热特点,运用量纲分析法,得出掘进工作面射流冲击换热系数的关联式,结果表明,射流冲击换热无量纲Nu与Re、巷道特征直径D、风筒直径d和风筒出口距工作面断面的距离H有关。采用ANSYS软件对特定巷道的不同风流雷诺数Re、风筒直径d和风筒出口距工作面断面的距离H的216种组合方式下的换热情况进行了模拟。模拟结果回归分析表明：当D/d为5.60时,Nu与Re,H/d之间的关系式符合Lorentzian模型;当D/d为4.20和3.36时,Nu与Re,H/d之间的关系式符合抛物面模型,相关系数R2 分别为0.882 2,0.699 0和0.875 4。     

多工况条件下重力热管提热性能优化研究北大核心

为研究多因素影响下重力热管的提热性能,采用正交实验方法研究工质种类、充液率,以及长径比等内在因素的综合效应,并对实验结果采用多指标权重与极差分析法进行分析,得出重力热管最佳提热性能的组合因素。结果表明:重力热管的使用能有效降低煤堆内部温度,抑制煤堆温度上升;重力热管的产冷量、有效影响半径与煤堆温度成正比;当煤堆温度为70℃左右时,各因素的较优水平组合:工质为Al_(2)O_(3),充液率为15%,长径比为25.0;当煤堆温度升至210℃时,各因素的较优水平组合:工质为Al_(2)O_(3),充液率为25%,长径比为25.0。