高溫掘進巷道熱環(huán)境及降溫冷負荷分析計算研究.pdf

1、礦井高溫熱害治理已經成為深部采礦工程的一大科技難題。本文采用理論分析、礦井現場試驗、實驗室實驗以及數值模擬相互結合的方法，進行高溫掘進巷道熱環(huán)境及降溫冷負荷計算的研究，以更好的掌握高溫掘進巷道熱環(huán)境的分布變化規(guī)律，提高降溫冷負荷計算方法的準確性。
　　本文使用FLUENT軟件，建立了巷道壁面沿長度方向變化的模擬模型，使模型的參數條件與實際巷道較為接近。使用該模型模擬巷道熱環(huán)境，通過礦井現場試驗以及實驗室實驗進行驗證，發(fā)現模擬結果與

2、試驗和實驗結果的偏差基本在1℃以內，證實了該模型的可靠性。
　　通過對熱環(huán)境模擬測試實驗系統進行設計計算，設計并搭建了巷道降溫實驗系統，采用實驗與模擬結合的方法進行模擬巷道熱環(huán)境研究，發(fā)現實驗系統巷道Ⅳ截面溫度最高，風筒出口附近區(qū)域溫度較低，巷道內同一截面各處風流溫度存在差異。另外，通過在平煤五礦掘進巷道進行現場試驗并進行數值模擬，發(fā)現風流溫度在距離工作面15～25m處較高，風筒出口附近區(qū)域風流溫度較低。結合礦井現場試驗、實驗室實

3、驗以及數值模擬綜合分析發(fā)現：掘進巷道熱環(huán)境存在回頭熱現象、風筒出口低溫現象以及巷道橫截面溫度分布不均勻現象。
　　提出巷道熱環(huán)境動態(tài)平衡假設，分析降溫前后風流與巷道的熱交換，得出降溫冷負荷的理論計算式為Q=MΔi+ΔQ，其與傳統冷負荷計算方法之間的偏差為ΔQ。通過提出巷道綜合熱交換系數、巷道熱源當量散熱面積、巷道綜合傳濕系數、巷道濕源當量傳濕面積等概念，并將其應用于求解降溫冷負荷理論計算式，通過推導獲得可求解的冷負荷理論計算式以及

4、降溫后入風溫度計算式與含濕量計算式。
　　實驗室實驗時，設計地點設計風流焓值58.47 kJ/kg，采用傳統計算方法進行降溫時對應風流焓值66.94kJ/kg，本文提出的計算方法對應風流焓值59.99 kJ/kg。礦井現場試驗時，設計地點設計風流焓值75.07kJ/kg，采用傳統計算方法進行降溫時對應風流焓值80.01kJ/kg，本文提出的計算方法對應風流焓值76.45 kJ/kg。通過分析發(fā)現，本文提出的計算方法對應風流焓值與設