本文關(guān)鍵詞：高溫礦井巷道圍巖與風(fēng)流換熱特性實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著我國煤炭資源的大規(guī)模開發(fā),淺部礦產(chǎn)面臨著開采殆盡的局面,深井越來越多。隨著開采深度的增大,高溫?zé)岷σ殉蔀槊旱V繼水、火、瓦斯、煤塵及頂板之后的第六大自然災(zāi)害,深井熱害控制迫在眉睫。而巷道圍巖散熱是礦井的主要熱源,研究巷道圍巖與風(fēng)流換熱特性,是礦井進(jìn)行有效通風(fēng)及采取降溫措施的重要基礎(chǔ)。本文利用相似理論,按照1:10的幾何比例建立了高溫含濕巷道風(fēng)流對流換熱實(shí)驗(yàn)臺,通過實(shí)驗(yàn)研究了圍巖壁溫分別為36℃、38℃、40℃,送風(fēng)溫度分別為18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃,入口風(fēng)流速度1m/s、1.5 m/s、2 m/s、2.5 m/s的84種不同工況條件下的圍巖與風(fēng)流的換熱特性。得出了相應(yīng)工況的礦井巷道圍巖與風(fēng)流傳熱的溫度場,并分析了送風(fēng)參數(shù)對巷道溫度場的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在給定壁溫和送風(fēng)溫度的條件下,風(fēng)速越大,巷道進(jìn)出口溫差越小,風(fēng)流的溫升小;在給定壁溫和送風(fēng)速度的條件下,送風(fēng)溫度越低,風(fēng)流吸收圍巖的熱量就越大;巷道內(nèi)風(fēng)流和壁面圍巖之間的溫度差隨著巷道長度的增長而減小,所以風(fēng)溫的變化逐漸趨于平緩。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步分析,得出了在不同工況下,壁溫、送風(fēng)溫度及送風(fēng)風(fēng)速對換熱系數(shù)的影響。隨著入口送風(fēng)速度和送風(fēng)溫度的增大,對流換熱系數(shù)均逐漸變大;但是壁面溫度的上升,反而會導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)下降。而從三者對換熱系數(shù)的影響來看,送風(fēng)風(fēng)速對其的影響更為顯著,所以以送風(fēng)風(fēng)速為變量,結(jié)合圍巖與巷道內(nèi)風(fēng)流溫度的差值,運(yùn)用SPSS軟件,擬合出的對流換熱系數(shù)計(jì)算式為h=(0.055?t~2-2.171?t+26.785)e~(0.4v)。最后推導(dǎo)得出一定范圍內(nèi)的傳熱準(zhǔn)則數(shù)Nu數(shù)與Re數(shù)的關(guān)系式為Nu=0.0045Re~(0.809),可為高溫含濕巷道風(fēng)流與圍巖換熱計(jì)算提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：礦井巷道 風(fēng)流 溫度場 對流換熱
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD72
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 概況8-9
• 1.1.2 熱害的影響因素及形成9
• 1.1.3 礦井氣候?qū)颅h(huán)境的影響9-10
• 1.2 研究意義10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線13-15
• 1.4.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.4.2 技術(shù)路線14-15
• 2 圍巖與風(fēng)流換熱理論研究及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)15-32
• 2.1 對流換熱分析15-17
• 2.1.1 對流換熱的影響因素15-16
• 2.1.2 對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫16-17
• 2.1.3 對流換熱的研究方法17
• 2.2 相似理論17-22
• 2.2.1 巷道熱濕相似原理20-21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅壤?/span>21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)臺構(gòu)造22-31
• 2.3.1 巷道模型主體尺寸22-23
• 2.3.2 圍巖溫度控制系統(tǒng)23-25
• 2.3.3 濕度控制系統(tǒng)25-26
• 2.3.4 通風(fēng)系統(tǒng)26-27
• 2.3.5 風(fēng)流控制系統(tǒng)27
• 2.3.6 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)27-29
• 2.3.7 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總述29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 圍巖與風(fēng)流對流換熱溫度場實(shí)驗(yàn)研究32-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方案與步驟32-33
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)方案32-33
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析33-42
• 3.2.1 入口風(fēng)速對溫度場的影響33-40
• 3.2.2 入口風(fēng)流溫度對溫度場的影響40-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 4 圍巖與風(fēng)流換熱系數(shù)及準(zhǔn)則關(guān)系43-58
• 4.1 圍巖與風(fēng)流換熱系數(shù)43-45
• 4.2 換熱系數(shù)變化規(guī)律45-49
• 4.2.1 入口風(fēng)速對換熱系數(shù)的影響45-46
• 4.2.2 入口風(fēng)溫對換熱系數(shù)的影響46-48
• 4.2.3 壁面溫度對換熱系數(shù)的影響48-49
• 4.3 換熱系數(shù)變化規(guī)律分析49-54
• 4.4 巷道風(fēng)流對流傳熱經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則關(guān)系式54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 5 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 結(jié)論58
• 5.2 展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 附錄65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文和項(xiàng)目68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：521091