高温掘进巷道热环境及降温冷负荷分析计算研究

发布时间：2018-04-11 10:25

  本文选题：矿井降温 + 掘进巷道　； 参考：《中国矿业大学》2015年硕士论文

【摘要】：矿井高温热害治理已经成为深部采矿工程的一大科技难题。本文采用理论分析、矿井现场试验、实验室实验以及数值模拟相互结合的方法,进行高温掘进巷道热环境及降温冷负荷计算的研究,以更好的掌握高温掘进巷道热环境的分布变化规律,提高降温冷负荷计算方法的准确性。本文使用FLUENT软件,建立了巷道壁面沿长度方向变化的模拟模型,使模型的参数条件与实际巷道较为接近。使用该模型模拟巷道热环境,通过矿井现场试验以及实验室实验进行验证,发现模拟结果与试验和实验结果的偏差基本在1℃以内,证实了该模型的可靠性。通过对热环境模拟测试实验系统进行设计计算,设计并搭建了巷道降温实验系统,采用实验与模拟结合的方法进行模拟巷道热环境研究,发现实验系统巷道Ⅳ截面温度最高,风筒出口附近区域温度较低,巷道内同一截面各处风流温度存在差异。另外,通过在平煤五矿掘进巷道进行现场试验并进行数值模拟,发现风流温度在距离工作面15~25m处较高,风筒出口附近区域风流温度较低。结合矿井现场试验、实验室实验以及数值模拟综合分析发现:掘进巷道热环境存在回头热现象、风筒出口低温现象以及巷道横截面温度分布不均匀现象。提出巷道热环境动态平衡假设,分析降温前后风流与巷道的热交换,得出降温冷负荷的理论计算式为Q=MDi+DQ,其与传统冷负荷计算方法之间的偏差为ΔQ。通过提出巷道综合热交换系数、巷道热源当量散热面积、巷道综合传湿系数、巷道湿源当量传湿面积等概念,并将其应用于求解降温冷负荷理论计算式,通过推导获得可求解的冷负荷理论计算式以及降温后入风温度计算式与含湿量计算式。实验室实验时,设计地点设计风流焓值58.47 k J/kg,采用传统计算方法进行降温时对应风流焓值66.94k J/kg,本文提出的计算方法对应风流焓值59.99 k J/kg。矿井现场试验时,设计地点设计风流焓值75.07k J/kg,采用传统计算方法进行降温时对应风流焓值80.01k J/kg,本文提出的计算方法对应风流焓值76.45 k J/kg。通过分析发现,本文提出的计算方法对应风流焓值与设计值更为接近,准确度有所提高。
[Abstract]:The treatment of high temperature thermal damage in mine has become a big scientific and technological problem in deep mining engineering.In this paper, theoretical analysis, mine field test, laboratory experiment and numerical simulation are used to study the calculation of thermal environment and cooling load of high-temperature tunneling roadway.In this paper, using FLUENT software, a simulation model of roadway wall variation along the length direction is established, which makes the parameter conditions of the model close to the actual roadway.The model is used to simulate the thermal environment of roadway, and verified by mine field test and laboratory experiment. It is found that the deviation between simulation result and experiment result is within 1 鈩，

本文编号：1735589