隨著礦井采深的增加和機械化程度的提高，井下熱害問題也隨之加重，并危及煤礦安全開采。礦井降溫已成為采礦行業(yè)的重點研究課題之一。論文在分析現(xiàn)有礦井降溫技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的用于掘進工作面的局部降溫方法：渦流管制冷降溫技術(shù)。渦流管是一種可以把壓縮氣體分離成冷熱兩股氣流的裝置，其中冷氣流可用來降溫。由于它所使用的氣源為壓縮空氣，不會對礦內(nèi)環(huán)境造成污染。但是目前對渦流管的應(yīng)用研究極少涉及礦井降溫，相關(guān)文獻也鮮見報道。論文以渦流管制冷為研究對象，在進行理論分析和總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計了不同結(jié)構(gòu)的渦流管并建立了渦流管性能測試實驗平臺。研究了不同幾何結(jié)構(gòu)對其冷熱分離性能的影響，并繪制了性能曲線，同時在實驗范圍內(nèi)得出了渦流管各部件之間最佳的幾何結(jié)構(gòu)比例關(guān)系。通過實驗得出：在實驗范圍內(nèi)，六流道渦流管的制冷性能最優(yōu)，渦流管長徑比在L=20⁴0D的范圍內(nèi)可取得最佳制冷效應(yīng)，冷流率在35%時渦流管的制冷效果最佳，進氣壓力為0.60MPa時渦流管的制冷效果最好。論文根據(jù)實驗結(jié)果和礦井掘進工作面需冷量的要求，設(shè)計了用于降低掘進工作面溫度的大型渦流管。這種大渦流管在進氣壓力為0.6... 

【文章來源】：湖南科技大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

渦流管結(jié)構(gòu)與工作原理圖

噴嘴個數(shù)可是一個，也可是多個。從加工方面考慮，渦流室截面采用圓形較好，從制冷效率方面來考慮，首選阿基米德螺線形。Takahama、Paruleka和Metenin在研究中發(fā)現(xiàn)噴嘴截面為矩形的切向進氣式渦流管制冷效果最好。圖2.1是不同導(dǎo)流道數(shù)（N=2,3,4,5,6）的噴嘴剖面圖。圖 2.1 不同導(dǎo)流道數(shù)（N=2,3,4,5,6,）的噴嘴Fig.2.1 Different number(N = 2,3,4,5,6) nozzles2.4.2 渦流室（分離室）渦流室是從噴嘴平面到與熱端管相接處的一段長度，它可以使高速旋轉(zhuǎn)的氣流停滯下來，從而實現(xiàn)氣體的冷熱分離。根據(jù)專利提供的數(shù)據(jù)，噴嘴面積和渦流室面積的比值為DAA24 —（2.7）式中，D—渦流室直徑；當(dāng) 為 1.0~5.0， =0.40~0.65 時，—A 的取值范圍為 0.08~0.12；當(dāng) 為 5.0~10.0， =0.35~0.60 時，—A 的取值范圍為 0.06~0.08。還可以用半經(jīng)驗公式來求： 10.327 —A

圖 2.2 渦流室結(jié)構(gòu)圖Fig.2.2 Structure of eddy current room的確定的取值范圍為 L=20~40D，當(dāng)渦流管有阻渦器時，L 的長其能量分離效應(yīng)越好，但是太長也會產(chǎn)生問題，如動止現(xiàn)象等，同時管道過長也會使加工困難。當(dāng)分離室不應(yīng)太長，可采用漸擴式錐管來縮短分離室長度。徑設(shè)計將冷氣流引出渦流管，分為圓柱形和圓錐形兩種。為了更高的分離效率，可接入長度為 2~3D 且錐角在 15°以一個重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，是決定其性能好壞的重要因素之

【參考文獻】：
期刊論文
[1]井下高溫所致的職業(yè)病及防治措施[J]. 張帝,鄒聲華,楊如輝.  礦業(yè)工程研究. 2011(04)
[2]壓縮空氣在風(fēng)量較大巷道的降溫效果分析[J]. 段在鵬,謝賢平,毛艷麗.  礦冶. 2011(02)
[3]渦流管的原理及在天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 沈杰,席旺.  煤氣與熱力. 2011(02)
[4]礦井高溫探索與治理[J]. 陳誠集.  煤炭技術(shù). 2009(10)
[5]提高渦流管效率的研究進展[J]. 梁霓,程有凱,張玉香.  節(jié)能. 2009(04)
[6]基于FLUENT的攪拌機械內(nèi)部流場模擬研究[J]. 段文廣.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2009(01)
[7]渦流管技術(shù)在天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用前景[J]. 徐正斌.  油氣儲運. 2009(01)
[8]渦流管致冷器實驗裝置研制[J]. 張小衛(wèi),姚壽廣.  武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報. 2008(04)
[9]HEMS深井降溫系統(tǒng)研發(fā)及熱害控制對策[J]. 何滿潮,徐敏.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2008(07)
[10]渦流管技術(shù)研究與進展[J]. 王飛飛,曹鋒,束鵬程.  流體機械. 2008(04)

博士論文
[1]小流量渦流管特性的理論與實驗研究[D]. 曹勇.浙江大學(xué) 2003

碩士論文
[1]高溫礦井降溫技術(shù)研究及其經(jīng)濟性分析[D]. 馮小凱.西安科技大學(xué) 2009
[2]渦流管制冷特性的實驗研究和能量分離機理[D]. 原如冰.重慶大學(xué) 2008
[3]渦流板內(nèi)部場三維數(shù)值模擬研究[D]. 高超.哈爾濱工程大學(xué) 2007
[4]用于輕烴回收的渦流制冷實驗研究[D]. 何曙.北京工業(yè)大學(xué) 2005



本文編號：3449440