發(fā)布時間：2017-11-24 00:01

  本文關(guān)鍵詞：礦井排風(fēng)源熱能利用技術(shù)及應(yīng)用研究

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【摘要】：對于井工開采的煤礦，一般采用抽出式通風(fēng)，地面空氣從進風(fēng)井進入井下，由排風(fēng)井排出到大氣，不斷循環(huán)。由于地熱的作用，進入礦井下的風(fēng)流被加熱。礦井排風(fēng)中蘊含著大量的低溫地熱能，并且一年四季基本保持恒定，這部分低溫熱能有可觀的利用價值。通過與水源熱泵技術(shù)相結(jié)合，可以提取礦井排風(fēng)中的潛在低溫熱能。當裝置用于冬季采暖時可以取代目前煤礦企業(yè)傳統(tǒng)的燃煤鍋爐供熱，節(jié)約煤礦企業(yè)大量自耗煤，減少污染物排放量，具有環(huán)保效益。當裝置用于夏季制冷時，由于礦井排風(fēng)在夏季比環(huán)境溫度低，從而可以提高制冷系統(tǒng)的能效比，節(jié)能效益高于普通的中央空調(diào)加冷卻塔系統(tǒng)。同時噴淋裝置使礦井排風(fēng)流得到凈化，減少了粉塵污染，有利于減少環(huán)境粉塵及噪音污染。 本文首先采用類比噴水室熱工計算方法對裝置進行了熱工計算，根據(jù)算例進行了節(jié)能潛力分析，，然后對擴散塔內(nèi)噴淋裝置內(nèi)下噴液滴進行受力分析，得出了液滴可能經(jīng)歷的四種運動狀態(tài)并計算了各狀態(tài)下液滴的最大下降高度，同時討論了液滴破碎，懸浮等現(xiàn)象，計算結(jié)果為設(shè)計不同風(fēng)速(3-12m/s)、液滴粒徑(4mm)及液滴初速度(4-20m/s)下的噴淋設(shè)施提供了依據(jù)；采用FLUENT軟件，使用不同湍流模型及網(wǎng)格步長對擴散塔進行數(shù)值仿真，確定了合理的湍流模型及相應(yīng)空腔體積下擴散塔的獨立網(wǎng)格步長。使用MATLAB軟件，對礦井噴淋換熱器進行數(shù)學(xué)建模，使用四階龍格庫塔方法對模型進行計算，討論了裝置參數(shù)，工質(zhì)初始參數(shù)對裝置內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)及液滴末溫的影響，并利用計算結(jié)果對裝置進行了　分析，計算了裝置的　效率并討論了各參數(shù)對　損的影響，結(jié)果表明：裝置內(nèi)部換熱以潛熱為主，且主要集中在裝置下部；對裝置換熱效果的影響，以計算高度、粒徑、風(fēng)速、水汽比和液滴初速度的次序，依次下降。迎面風(fēng)速對裝置換熱效果有較大影響，應(yīng)嚴格控制；隨著液滴初溫、空氣初速度、室外溫度減小以及液滴粒徑、空氣初溫增大，系統(tǒng)　損增大；裝置　效率為72.1%。最后，針對下噴式裝置存在的不足，首次提出了上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置，對上噴液滴進行了受力和運動分析，計算了液滴上升的最大高度，計算結(jié)果表明：當液滴速度小于兩倍風(fēng)速時，液滴最大上升高度主要由液滴初速度決定，風(fēng)速次之，液滴粒徑影響很小。當液滴初速度大于三倍風(fēng)速時，液滴最大上升高度由粒徑、液滴初速度、風(fēng)速共同決定；對比下噴式裝置，分析了上噴式裝置節(jié)水、阻力、換熱及能耗情況，結(jié)果表明：上噴式裝置節(jié)水、粒徑選擇范圍大、低阻、熱效率高、能耗小。
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD72

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本文編號：1220268