礦井回風噴淋換熱器氣液兩相流仿真及實驗研究
發(fā)布時間：2019-07-23 05:25
【摘要】：針對影響礦井回風噴淋換熱器換熱性能、回風阻力、擋水板過水量的因素及規(guī)律，基于全熱交換效率和通用熱交換效率模型，建立了湍流狀態(tài)下反映氣水直接接觸熱質(zhì)交換時水滴溫度變化的液滴熱交換效率模型；利用計算流體動力學軟件FLUENT對礦井回風與液滴氣、液兩相流進行了3D仿真，得出了液滴直徑、回風速度、噴淋高度、噴淋方向、噴嘴數(shù)量、噴嘴質(zhì)量流率、液滴與回風之間溫差等因素對換熱器換熱性能的影響規(guī)律，以及液滴大小、回風速度、平面擋水板擋板傾角及間距、弧面擋水板半徑、蛇型擋水板擋板間距和高度、V型擋水板等因素對回風阻力和擋水板過水量的影響規(guī)律。最后通過實驗對仿真結果進行了驗證。
【圖文】：
中 礦業(yè) 學（1.2.4 礦井回風換熱器相關專利朱曉彥于 2006-09-11 申請了發(fā)明專利[27]，該裝置包括直接回收回風中余熱的換礦井回風余熱的換熱器。同時，該專利還器、板式換熱器以及熱管式換熱器回收礦范振忠、朱曉彥等于 2007-10-30 申置”[54]。，如圖 1.3 所示。其工作原理是冷水，進入噴淋室換熱器，與回風進行面的積水槽，自流進入出風口一側的地單水處理后進入熱泵機組提取熱量，提行熱交換，從而實現(xiàn)水的循環(huán)利用。
夏季為 21 oC，風壓 30Pa，熱交換器進水溫度 8 oC -12 oC，出水溫度在 13 oC -16 oC左右，，利用這套換熱系統(tǒng)可降低主扇噪音 33dB，除去灰塵 90%以上。項目運行實景如圖 1.6 所示。圖 1.6 東龐煤礦礦井回風余熱回收系統(tǒng)實景，圖(a)-(f)分別為系統(tǒng)運行原理圖、礦井回風換熱器外景圖、換熱器噴淋實景、熱泵機組、礦井回風換熱器內(nèi)部結構、換熱器擋水板Fig. 1.6 Real maps of heat recovery system from mine return air in DONGPANG Mine, where(a) is the system diagram; (b) is the location map of mine return air; (c) is the nozzle pipe rows; (d)is the heat pump group; (e) is the internal structure of MARSHE; (f) is the drift eliminator in theMRASHE.1.3 空氣與水直接接觸熱質(zhì)交換研究氣、液兩相之間傳熱傳質(zhì)的理論基礎是 Nernst 在 1904 年提出的薄膜理論和Whiteman 在 1924 年提出的雙膜理論。圍繞空氣與水之間的傳熱和傳質(zhì)，國內(nèi)外學者開展了大量的研究工作[72]。1.3.1 國外研究現(xiàn)狀Majumdar A K 等（1983 年）[73]研究了機械通風冷卻塔內(nèi)空氣與水之間熱、質(zhì)交換過程，將填料中空氣與水的流動分別視為二維流動和一維流動，在此基礎上建立了濕空氣和水的質(zhì)量守恒方程、濕空氣的動量守恒方程、濕空氣和水的焓方程、濕空氣的溫度變化方程，并用數(shù)值計算方法求解了上述方程。在求解方程時需要已知系數(shù) K，并把 K 表示成水和空氣流量的函數(shù)，用經(jīng)驗方法確定。Dowdy J A 等（1987 年）[74]研究了水與空氣橫流流過兩種填料（ASPEN 濕墊與一種蜂窩狀填料）的熱、質(zhì)交換過程，測定了不同厚度填料內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)系a bc d e f
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學（北京）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK12;TD727
【圖文】：
中 礦業(yè) 學（1.2.4 礦井回風換熱器相關專利朱曉彥于 2006-09-11 申請了發(fā)明專利[27]，該裝置包括直接回收回風中余熱的換礦井回風余熱的換熱器。同時，該專利還器、板式換熱器以及熱管式換熱器回收礦范振忠、朱曉彥等于 2007-10-30 申置”[54]。，如圖 1.3 所示。其工作原理是冷水，進入噴淋室換熱器，與回風進行面的積水槽，自流進入出風口一側的地單水處理后進入熱泵機組提取熱量，提行熱交換，從而實現(xiàn)水的循環(huán)利用。
夏季為 21 oC，風壓 30Pa，熱交換器進水溫度 8 oC -12 oC，出水溫度在 13 oC -16 oC左右，，利用這套換熱系統(tǒng)可降低主扇噪音 33dB，除去灰塵 90%以上。項目運行實景如圖 1.6 所示。圖 1.6 東龐煤礦礦井回風余熱回收系統(tǒng)實景，圖(a)-(f)分別為系統(tǒng)運行原理圖、礦井回風換熱器外景圖、換熱器噴淋實景、熱泵機組、礦井回風換熱器內(nèi)部結構、換熱器擋水板Fig. 1.6 Real maps of heat recovery system from mine return air in DONGPANG Mine, where(a) is the system diagram; (b) is the location map of mine return air; (c) is the nozzle pipe rows; (d)is the heat pump group; (e) is the internal structure of MARSHE; (f) is the drift eliminator in theMRASHE.1.3 空氣與水直接接觸熱質(zhì)交換研究氣、液兩相之間傳熱傳質(zhì)的理論基礎是 Nernst 在 1904 年提出的薄膜理論和Whiteman 在 1924 年提出的雙膜理論。圍繞空氣與水之間的傳熱和傳質(zhì)，國內(nèi)外學者開展了大量的研究工作[72]。1.3.1 國外研究現(xiàn)狀Majumdar A K 等（1983 年）[73]研究了機械通風冷卻塔內(nèi)空氣與水之間熱、質(zhì)交換過程，將填料中空氣與水的流動分別視為二維流動和一維流動，在此基礎上建立了濕空氣和水的質(zhì)量守恒方程、濕空氣的動量守恒方程、濕空氣和水的焓方程、濕空氣的溫度變化方程，并用數(shù)值計算方法求解了上述方程。在求解方程時需要已知系數(shù) K，并把 K 表示成水和空氣流量的函數(shù)，用經(jīng)驗方法確定。Dowdy J A 等（1987 年）[74]研究了水與空氣橫流流過兩種填料（ASPEN 濕墊與一種蜂窩狀填料）的熱、質(zhì)交換過程，測定了不同厚度填料內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)系a bc d e f
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學（北京）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK12;TD727
【參考文獻】
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10 宋W氄
本文編號：2517938
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