干燥巷道围岩传热对平巷风流温度影响研究

井下巷道中的风流温度受到多种因素的影响,如原岩温度、围岩传热性能、风流与围岩的热交换时间、其他热源等,其中围岩传热起主要作用。为分析围岩传热对风温的影响,以干燥巷道为例,根据巷道围岩与风流热交换规律,通过理论计算,分析水平巷道围岩与风流热交换对风温变化的基本影响规律,为矿井通风设计提供较精确的预测值,使矿井通风设计更精细。     

深部开采煤巷预冷风流降温模拟测试研究

基于人工制冰降温技术优点,提出了预冷风流降温技术,搭建热害矿井冰水预冷风流降温模拟测试平台,研究井下风流降温特性。结果表明:巷道通风风流与围岩、工作面进行热交换,风流温度逐步升高直至趋于稳定,且围岩、工作面温度越高,通风风流温升越高。冷风流持续与煤巷通风风流混合换热,可使煤巷通风风流温度降至煤矿安全规程要求26℃以下,且冷风流量越大,煤巷通风风流降温效果越明显。预冷风流降温技术经济、实用,对深部矿井煤巷通风风流降温具有重要实际意义。     

矿井巷道淋湿蒸发换热系数构建及风流温度计算

针对全矿井网域系统巷道围岩与风流热-湿交换计算复杂的问题,提出构建淋湿巷道风流换热系数模型,根据现场实测风流相对湿度,掌握矿井(进风侧)风流湿度变化规律,反向推演确定井巷水蒸发影响下风流与巷道围岩热交换的模型,修正围岩与风流的换热系数;用风量加权距离描述实际矿井网域风流相对湿度变化规律。结合九道岭矿实例,将算法纳入到矿井网络系统中,在MATLAB平台上运用TF1M3D对全矿井网域系统风流温度进行仿真求解。研究表明,巷道淋水蒸发吸热对井巷风流温度影响很大,主进风井段风流温度增加0.97℃,变化幅度不大,随着湿度增大风流温度递增变化幅度增大,与九道岭矿进风大巷测定结果吻合。将该算法纳入网络体系计算中,可解决3D矿井模型通风系统热害防治温度分布仿真及自然风压自动计算问题。     

深井巷道围岩与空气热交换过程的研究

本文应用数值法和电子计算机求解了各种复杂条件下深井巷道围岩与空气的热交换问题。求算了巷道风温恒定时岩体壁面温度、岩体与空气的非稳态热交换系数和围岩调热圈厚度。另外,还求算了巷道风温周期变化和巷道风温随时间衰减时,围岩与风流的非稳态热交换系数。所得出的计算图表和校正公式可用于复杂条件下深井巷道围岩散热量和空气温度的计算。     

基于VB语言的矿井风流温湿度预测模型研究

基于三维围岩温度场的理论模型,对巷道风流温湿度的分布进行数值模拟,并在此基础上建立适用于矿井通风网络内温湿度环境预测分析的实用数学模型。以水平巷道为研究对象,探讨了在考虑到热传导、水分的蒸发与凝结、空气的压缩与膨胀等各种条件下的风流温湿度分布的特征。利用VB语言编制了解算风流温湿度变化规律的软件程序,解算结果显示:巷道围岩的潮湿率对风流温湿度的影响较大。最后通过矿井实测数据进行了对比验证。     

基于Abaqus的巷道围岩调热圈温度分布数值模拟及经济性评价

为了能够准确掌握矿井巷道在一个完整通风周期内的围岩的温度变化情况并以此为基础对其进行经济性评价研究;首先以傅里叶导热定律为基础,采用Abaqus软件建立数值模型并利用有限元方法对巷道围岩与空气热交换过程以及巷道内部的围岩温度分布进行了求解研究,获得了巷道围岩对冷、热量的存储量大小及存储规律;之后利用等效空调方法对巷道围岩调热能力进行了经济性评价。结果表明:矿井围岩调热圈具有较大的经济优势,未来可以进一步尝试进行工程实践。     

矿井围岩温度场分布规律

应用固体导热的理论,忽略一些次要因素的影响得到矿井围岩传热的数学模型。应用COMSOL Multiphysics模拟软件,计算得到矿井围岩温度场的分布规律,讨论了矿井通风时间、围岩导热系数、围岩径向位移、风流温度和原始岩温对矿井围岩温度场的影响。研究表明:影响围岩调热圈半径的主要因素是通风时间和围岩的导热系数。围岩调热圈半径随通风时间的增加及围岩导热系数的增加而增加。影响围岩温度梯度的主要因素是通风时间、风流温度和原始岩温。围岩温度梯度随通风时间的减少、风流温度的减小和原始岩温的增加而增加。     

矿井围岩温度场分布规律北大核心

应用固体导热的理论,忽略一些次要因素的影响得到矿井围岩传热的数学模型。应用COMSOL Multiphysics模拟软件,计算得到矿井围岩温度场的分布规律,讨论了矿井通风时间、围岩导热系数、围岩径向位移、风流温度和原始岩温对矿井围岩温度场的影响。研究表明:影响围岩调热圈半径的主要因素是通风时间和围岩的导热系数。围岩调热圈半径随通风时间的增加及围岩导热系数的增加而增加。影响围岩温度梯度的主要因素是通风时间、风流温度和原始岩温。围岩温度梯度随通风时间的减少、风流温度的减小和原始岩温的增加而增加。     

矿井风流热交换

<正> 三、风流通过矿内巷道的热交换通过矿内巷道的风流,要与巷道围岩、矿井水等周围物体发生一系列地热交换,使风流的状态参数不断地发生变化。我们取单元巷道长度 dy 进行分析。在围岩壁面完全干燥,并且无局部热源时,风流与围岩热交换的微分方程为:     

掘进巷道的风流热力计算

随着矿井向边远和深部发展,以及高温矿井的增多,原有巷道断面供风的计算方法已不能满足通风要求。本文用热交换原理研究风流的变化规律,通过风流在掘进巷道各段的温度解析计算,求得所需通风量和制冷量。     

矿井热交换对通风网络解算的影响

为了保证煤矿井下正常生产,需要一个合理可靠的矿井通风系统。当矿井开采到一定深度,围岩温度逐渐上升,此时对通风系统进行网络解算必须考虑风流与围岩之间的热交换问题。测试了某千米矿井通风系统的负压,在通风系统网络解算中引入节点风流热量平衡方程,分析了热交换问题对通风系统网络解算的影响;对比了忽略热交换和考虑热交换影响的2种通风系统网络解算结果的分支风量偏差。对不同的矿井总风量进行网络解算,分析了热交换对风量分配的影响程度,得出了随着矿井总风量减小,热交换对通风网络解算结果的影响变大的结论。在实例中验证了考虑热交换的通风网络解算的准确性,达到了井下特定地点风量准确计算的目的。     

城郊煤矿风流大气热物理参数测试与热源分析

为了考察矿井热害程度,研究各用风地点风流温度变化规律及井下风流沿程与围岩、热水和机电设备等热源的热交换情况,对西北胶带运输石门掘进工作面的沿程风流的大气热物理参数进行了实测及分析,并提出治理热害的合理建议。     

新型矿井热害防治措施初探

提出一种新的矿井热害防治措施,并简要分析了其经济性和可行性。先在巷道围岩上覆盖一层隔热材料,再在这层隔热材料上安装换热袋,袋内有蛇形管道,管内以空气作为空气压缩制冷装置的工作介质,管外充适量水以增强降温效果。隔热材料的覆盖一方面增加了围岩导热热阻,减少围岩散热量,另一方面避免了换热袋直接贴在围岩上影响制冷效果。换热袋的设置进一步阻碍围岩散热的同时,降低对流换热系数,减少了对流换热量,冷却井下风流,并将高温围岩的热辐射转变成低温换热袋的热辐射。另外,同其它制冷剂相比,空气不仅质量轻、无毒害,不会产生新的问题,而且完全免费,大大降低了成本。     

一种井下新型空气压缩人工制冷系统

以工程热力学与传热学的理论为基础，结合井下实际情况提出一种新型人工制冷系统。该制冷系统由一套空气压缩制冷装置及换热水袋组成，袋内有蛇形布置的空气管，工质空气在管内流动，并借助其他制冷装置完成工作循环。巷道围岩上覆盖一层保温隔热材料，换热水袋安装在这层保温材料之上。该系统不仅能通过井下风流与换热水袋的对流换热降低风流温度，而且有效阻隔了围岩散热，并将高温围岩与人体间的辐射换热转变成低温的换热水袋与人体间的辐射换热，因此制冷效果更好。制冷工质空气本身廉价且无毒害。     

围岩散热风流温度、湿度计算时水分蒸发的处理

在进行巷道水分蒸发处理时,建立了壁面水分、风流中水分同时蒸发情况下,围岩温度场分布、壁面与风流热湿交换、风流温湿度变化的数学方程。当水分蒸发量一定情况下,解算出水分全部由巷道壁面蒸发和全部从风流中蒸发时的围岩温度分布规律,壁面温度、风流温度、风流相对湿度随巷道距离的分布规律,围岩散热热流密度随通风时间的变化规律并进行了对比分析。结果表明,水分全部由巷道壁面蒸发时比水分全部从风流中蒸发时的围岩温度低,巷道壁面温度也低,围岩散热量大,所计算出的风流温度也高;通风时间越短和巷道距离越长,差别越大。因此,在对井下风流热环境进行预测时,将巷道中水分蒸发全部处理成在巷道壁面蒸发是不合理的,应该根据实际情况同时考虑巷道壁面水分蒸发和风流中水分蒸发两个过程。     

深井巷道风流性质与围岩调热圈参数匹配关系研究

为探索巷道风流性质与围岩调热圈参数的匹配关系,依托广西铜坑矿锌多金属矿体,利用ANSYS软件开展深井巷道风流性质与围岩调热圈参数匹配关系单因素及多因素正交数值模拟研究。研究结果表明:风流温度每升高1℃,围岩调热圈半径减少0.6 m,温度升高约0.2℃;调热圈温度对风速、相对湿度均不敏感,调热圈半径随风速、相对湿度都呈先增加后不变的趋势,两因素分界点分别为速度5.0 m/s,相对湿度70%;以调热圈半径为考察目标,最佳入风流方案为入风流温度291.15 K、速度7 m/s,相对湿度70%或90%;以调热圈温度为考察目标,最佳入风流方案为入风流温度291.15 K,速度7 m/s,相对湿度70%。研究成果可为高温矿山通风降温方案的优化选择提供参考。     

矿井风流温度预测及热交换机理分析

为探讨矿井风流热交换机理,采用归纳法对我国部分具有高温热害矿井的相关资料进行分析研究,总结出矿井中不同地点的风流热交换规律,进而提出矿井风流热力计算的数学方法和参数选取的条件和范围。研究表明:风流通过井筒、矿内巷道和回采工作面时,其热力变化规律有显著不同。这为实施矿井降温措施,改善井下作业条件,提高矿工劳动效率和安全保障提供了理论依据。     

周期性边界下围岩温度场有限体积法分析

为研究矿井风流温度周期性变化对巷道围岩温度场的影响,依据能量守恒定律及围岩散热的特点,建立了周期性变化边界条件下的一维非稳态导热控制方程。引入了无因次准数,对围岩导热控制方程进行了无因次化,并利用变量分离法对控制方程进行了分解,然后运用有限体积法对分解的方程建立了热平衡方程,最后编写VB程序进行了求解。结果表明:在周期性边界条件下,围岩体各处的温度随时间周期性地波动,并且温度波动的振幅随围岩深度的延伸呈负指数规律变化,围岩体不同层面上的温度波具有振幅衰减和波动延迟的特点。综合以上分析,推导了巷道围岩体温度随深度和时间变化的函数关系式,并得到了巷道壁面热流波的计算公式,该研究加深了对周期性边界下围岩温度场变化规律的认识。