壁面水分蒸发情况下围岩散热及温度分布规律研究

摘要

围岩散热是导致矿井风流温度升高的主要热源之一。巷道中水分蒸发对围岩温度分布、围岩散热、井下风流的温度和湿度有重要的影响。本文通过分析巷道壁面存在水分蒸发时围岩与风流的换热过程，建立了描述围岩与风流换热的数学模型。对在壁面水分蒸发情况下，通风时间、岩石导温系数、对流换热系数、巷道尺寸、巷道壁面湿度系数、风流相对湿度等因素对围岩温度分布、围岩调热圈半径的影响进行了定量分析。 对矿井风流热交换计算常用的参数——显热比的变化规律进行了理论分析。对于一定状况下的某段巷道，显热比并不是常数。显热比的大小与巷道壁面的温度、风流温度、壁面湿度系数和风流的相对湿度等因素有关。定量分析了显热比与通风时间(巷道壁面温度)、巷道壁面的湿度系数、风流的相对湿度等参数之间的关系。通风开始后，壁面温度随着暴露时间的增长而降低，显热比也随通风时间增长而降低。显热比随巷道壁面湿度系数的增加而下降；随着风流相对湿度的增加，显热比增加。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1引言

1.1.1研究矿内热环境的必要性

1.1.2矿内热环境研究的主要内容

1.2国内外研究历史及现状

1.2.1相关理论研究的发展及现状

1.2.2矿井降温技术研究的发展及现状

1.3本论文研究内容

2矿井风流与围岩热湿交换的数学模型

2.1影响矿井热环境的因素及分析

2.1.1地表大气条件变化的影响

2.1.2风流的自压缩热

2.1.3机电设备放热

2.1.4运输中煤炭及矸石散热

2.1.5围岩散热

2.1.6热水散热

2.1.7其它热源

2.2矿井风流与围岩热湿交换的数学模型

2.2.1围岩内部导热

2.2.2巷壁与风流间的对流换热

2.2.3巷壁与风流间的对流传质

2.3井巷围岩调热圈温度场

2.3.1井巷调热圈温度场的概念

2.3.2调热圈温度场的计算

2.4本章小结

3巷道壁面水分蒸发对围岩温度分布的影响

3.1概述

3.2数学模型的离散化

3.2.1围岩内部点温度值的确定

3.2.2壁面温度的确定

3.3围岩温度场的数值模拟

3.4解算实例及结果分析

3.4.1通风时间对围岩温度分布的影响

3.4.2岩石导温系数对围岩温度分布的影响

3.4.3对流换热系数对围岩冷却范围的影响

3.4.4巷道尺寸对围岩冷却范围的影响

3.4.5壁面湿度系数对围岩温度场及调热圈半径的影响

3.4.6风流相对湿度对围岩温度分布的影响

3.5本章小结

4显热比的变化规律分析

4.1显热比的定义

4.2从壁面进入风流的显热

4.3从壁面进入风流的潜热

4.4显热比的计算及分析

4.5显热比的变化规律

4.5.1显热比与通风时间的关系

4.5.2显热比与壁面湿度系数的关系

4.5.3显热比与风流相对湿度的关系

4.6本章小结

5结论及进一步工作

5.1主要结论

5.2进一步工作

参考文献

研究生在读期间公开发表的学术论文及科研成果一览表

致谢