《深井降溫技術(shù)》基于作者團隊在深井降溫技術(shù)的研究成果,以高溫深井為研究對象,研究并揭示深井熱害形成機理和遷移機理,研發(fā)高效節(jié)能的深井降溫系統(tǒng),為進一步有效治理深井熱害、提高工作面的舒適性提供理論和技術(shù)支持。在深井熱害形成機理方面,對干燥圍巖、多孔介質(zhì)圍巖和稀疏裂隙圍巖分別建立傳熱模型,進行數(shù)值模擬求解,獲得圍巖傳熱規(guī)律,并對模擬結(jié)果進行了相似模擬實驗驗證;在深井熱害遷移機理方面,對深井風流對流換熱進行理論和實驗研究,揭示深井風流對流換熱規(guī)律,并建立深井風流對流換熱的實驗關(guān)聯(lián)式;在深井熱害控制方面,提出深井單轉(zhuǎn)輪吸附降溫系統(tǒng)和深井雙轉(zhuǎn)輪吸附降溫系統(tǒng),獲得在深井環(huán)境下,主要運行參數(shù)對系統(tǒng)關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)輪除濕機和兩種系統(tǒng)的降溫除濕性能及能耗性能的影響。
淺部礦產(chǎn)資源的逐漸減少和枯竭使深部開采成為礦產(chǎn)資源開發(fā)中的常態(tài)。隨著開采深度的增加,原巖溫度不斷升高,熱害現(xiàn)象越加顯著,已成為制約礦井安全開采的重大問題。熱害的存在制約了采礦效率、影響礦工身心健康,而且部分吸附瓦斯會隨環(huán)境溫度升高而釋放,威脅礦山生產(chǎn)安全。因此,治理高溫熱害迫在眉睫。
現(xiàn)有深井降溫技術(shù)存在以下兩大共性問題:
(1)能耗大。目前的深井降溫系統(tǒng)能耗大,尤其是制冷機組能耗大。絕大多數(shù)系統(tǒng)均采用了制冷機組,且大都需要較低的蒸發(fā)溫度,致使制冷機組效率低、能耗□。<□r> 。2)濕度大。目前的深井降溫系統(tǒng)的除濕能力都很有限。礦井□適宜的相對濕度為50%~ 60%。但據(jù)調(diào)查,我國深井下空氣相對濕度常年在80%以上。
因此,研制能耗低、降溫降濕效果好的新型的深井降溫系統(tǒng)迫在眉睫。吸附降溫能有效進行深度除濕,并能利用廢熱等低品位熱能.克服傳統(tǒng)深井人工制冷降溫系統(tǒng)除濕量小和電耗大的缺點,因此作者提出新型深井吸附降溫系統(tǒng)。要研究新型深井降溫系統(tǒng),必須對熱害形成的主要原因——深部圍巖傳熱以及圍巖與風流的遷移交換機理進行詳細研究。
本書以高溫深井為研究對象,研究并揭示深井高溫高濕形成和遷移機理,研發(fā)新型深井吸附降溫系統(tǒng)。全書共分4章:
□□章主要介紹熱害形成機理、遷移機理及熱害控制的研究進展。
第2章主要介紹熱害形成機理研究,包括干燥圍巖、多孔介質(zhì)圍巖及裂隙圍巖傳熱模型建立、數(shù)值模擬研究及實驗驗證。
第3章主要介紹熱害遷移機理研究,包括深井風流對流換熱相似準則數(shù)的確定、深井風流對流換熱相似實驗研究及深井風流對流換熱實驗關(guān)聯(lián)式的確定。
第4章主要介紹新型深井吸附降溫系統(tǒng),包括對吸附降溫系統(tǒng)關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)輪除濕機的研究、單轉(zhuǎn)輪吸附降溫系統(tǒng)的研究以及雙轉(zhuǎn)輪吸附降溫系統(tǒng)的研究。
本書內(nèi)容是作者研究團隊的□新研究成果,在撰寫過程中得到了西安科技大學(xué)姬長發(fā)教授的關(guān)心指導(dǎo),研究生楊嵐、王玉嬌、韓斐、張瑜、余卓雷及陳思豪在課題研究中做了許多工作,在此,謹向他們表示衷心的感謝。
本書的出版和涉及的研究得到了國家自然科學(xué)基金項目“溫濕度獨立控制深井降溫系統(tǒng)研究”(編號:51404191)的資助,在此表示衷心的感謝。
雖然在深井熱害形成機理、遷移機理及熱害控制研究方面取得了一定的成果,但仍有許多內(nèi)容有待進一步深化、拓展和完善。
由于作者的水平有限,書中難免出現(xiàn)不妥之處,敬請專家和讀者批評指正。
1 緒論
1.1 研究目的及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 圍巖傳熱國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.2 圍巖與風流對流換熱國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.3 礦井降溫國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 本書內(nèi)容
2 深井圍巖傳熱
2.1 深井干燥圍巖傳熱
2.1.1 干燥圍巖傳熱數(shù)學(xué)模型
2.1.2 干燥圍巖傳熱數(shù)值模擬
2.1.3 干燥圍巖傳熱實驗研究
2.1.4 小結(jié)
2.2 深井圍巖等效連續(xù)介質(zhì)傳熱
2.2.1 深井圍巖等效連續(xù)介質(zhì)傳熱數(shù)學(xué)模型
2.2.2 深井圍巖等效連續(xù)介質(zhì)傳熱數(shù)值模擬
2.2.3 小結(jié)
2.3 深井單裂隙圍巖滲流-傳熱耦合
2.3.1 深井單裂隙圍巖滲流-傳熱數(shù)學(xué)模型
2.3.2 深井單裂隙圍巖滲流-傳熱數(shù)值模擬
2.3.3 小結(jié)
2.4 深井多裂隙圍巖滲流-傳熱耦合
2.4.1 深井多裂隙圍巖滲流-傳熱物理模型
2.4.2 深井多裂隙圍巖滲流-傳熱數(shù)值模擬
2.4.3 小結(jié)
3 深井圍巖與風流對流換熱
3.1 深井圍巖與風流對流換熱相似模擬
3.1.1 相似準則數(shù)的確定
3.1.2 單值條件的確定
3.1.3 對流換熱系數(shù)的計算
3.2 深井圍巖與風流對流換熱相似模擬實驗
3.2.1 相似實驗裝置幾何參數(shù)
3.2.2 相似實驗裝置圍巖邊界
3.2.3 相似實驗系統(tǒng)
3.3 深井圍巖與風流對流換熱實驗結(jié)果與分析
3.3.1 實驗及計算數(shù)據(jù)
3.3.2 圍巖與風流對流換熱系數(shù)變化規(guī)律
3.3.3 對流換熱系數(shù)相關(guān)分析
3.3.4 實驗關(guān)聯(lián)式
3.3.5 小結(jié)
4 深井吸附降溫系統(tǒng)
4.1 深井吸附降溫系統(tǒng)的提出
4.2 單轉(zhuǎn)輪深井吸附降溫系統(tǒng)
4.2.1 熱力學(xué)分析
4.2.2 轉(zhuǎn)輪除濕機
4.2.3 單轉(zhuǎn)輪深井吸附降溫系統(tǒng)實驗研究
4.2.4 小結(jié)
4.3 雙轉(zhuǎn)輪深井吸附降溫系統(tǒng)
4.3.1 雙轉(zhuǎn)輪深井吸附降溫系統(tǒng)的提出
4.3.2 □分析
4.3.3 數(shù)值模擬研究
4.3.4 小結(jié)
參考文獻