煤多孔介質(zhì)內(nèi)低溫氮的傳熱傳質(zhì)問題是一個可能伴有液體相變的多孔介質(zhì)內(nèi)局部非熱平衡傳熱傳質(zhì)問題,其傳熱傳質(zhì)過程極其復(fù)雜,研究該問題具有重要的理論和實踐意義。本文實驗研究了低溫氮在煤多孔介質(zhì)中的傳熱傳質(zhì)特征,并采用多孔介質(zhì)內(nèi)局部非熱平衡模型,對該過程所涉及的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行了初步數(shù)值模擬探索。主要工作如下:（1）搭建了模擬井下環(huán)境的巷道實驗臺,實驗研究了重力沉降作用、內(nèi)熱源、巷道積水、注氮高度位置對低溫氮在煤多孔介質(zhì)內(nèi)傳熱傳質(zhì)過程的影響。結(jié)果表明,重力沉降在低溫氮在煤多孔介質(zhì)內(nèi)傳熱傳質(zhì)過程中起著非常重要的作用,內(nèi)熱源、巷道積水、注氮高度位置也對其有顯著的影響。（2）針對煤的導(dǎo)熱系數(shù),基于一維非穩(wěn)態(tài)傳熱問題,分別建立了正問題模型和反問題模型,探索了通過實驗所得的溫度分布數(shù)據(jù)反求其導(dǎo)熱系數(shù)的可行性。（3）采用多尺度模型,數(shù)值研究了傳熱傳質(zhì)過程中流體以及固體多孔介質(zhì)的溫度分布情況,以及多孔介質(zhì)當(dāng)量直徑、低溫氮質(zhì)量流率對于換熱速率的影響。（4）在考慮畢渥數(shù)影響的基礎(chǔ)上,結(jié)合流體與固體表面的溫差的影響,提出了在低導(dǎo)熱多孔介質(zhì)中選擇合適模型的DBiot數(shù),并探討了其對于復(fù)雜局部非熱平衡的影響。 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱電偶布置圖(a)底部(b)中部Fig.2-1Thermocouplelayout(a)atthebottom(b)atthemiddle其中，固體和流體溫度的測量的不確定度為±0.5%，孔隙率的不確定度為±1%，比表面積的不確定度為±3%，顆粒直徑的不確定度為±3%，液氮質(zhì)量流率

圖 2-2 實驗流程圖Fig.2-2 Experimental flow chart2.3 有內(nèi)熱源的情況下液氮在煤多孔介質(zhì)中的傳熱傳質(zhì)特性(Heat and Mass Transfer Characteristics of Liquid Nitrogen in CoalPorous Media with Internal Heat Source)圖 2-3 為底部和中部各點(diǎn)的溫度變化曲線，其中注氮速率為 0.0085kg/s，注氮時間為 9min。在注氮前，由于內(nèi)熱源的作用，點(diǎn) 104 處的溫度明顯比其他點(diǎn)的溫度要高。實驗中注氮位置在 101 點(diǎn)垂直正上方，我們可以通過分析底部和中部各點(diǎn)的溫度變化情況來探索液氮在煤多孔介質(zhì)中的傳熱傳質(zhì)特性。2.3.1 煤層底部各點(diǎn)溫度變化點(diǎn) 101，102，103，104 和 105 如圖 2-1(a)，位于煤層底部。圖 2-3(a)顯示了測量點(diǎn)和注氮口的垂直距離對于液氮在煤層底部的降溫效果有顯著的影響。當(dāng)液氮被注入煤多孔介質(zhì)時，各點(diǎn)的溫度均顯著下降，并且在停止注氮一段時間后達(dá)到其溫度的最低點(diǎn)，然后再緩慢上升直到上升到一個定值。從圖中可看出，除 104

煤導(dǎo)熱系數(shù)的反問題求解. Inverse Problem of Thermal Conductivity of Coal.1 概述 （Introduction）要想實現(xiàn)液氮在煤多孔介質(zhì)內(nèi)熱質(zhì)傳遞過程的數(shù)值預(yù)測，煤導(dǎo)熱系數(shù)對預(yù)測度至關(guān)重要。本章通過構(gòu)造一個特殊情形一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)反問題并嘗試求得精確解，將數(shù)值解與精確解進(jìn)行比較，去探討計算誤差規(guī)律這一難題，以便得一些定性的基本認(rèn)識與概念。.2 正問題：一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)求解溫度分布（ForwardProblem:ne Dimensional Unsteady Heat Conduction for Temperatureistribution）.2.1 模型描述


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