煤矿深孔冷却水输送传热及其在矿井降温中的应用研究

摘要

根据某矿实际情况,为治理矿井热害,提出采用井上集中制冷系统,并通过废弃的排水立管向井下进行输送冷却水的方式,施工方便,节约成本。而此种方式也为设计提出了问题。排水管垂直向井下,埋深666m,且直埋不保温,穿越了恒温层和地温温升层,冷却水向下输送的冷量损失不可忽视,需要进行研究,保证空调系统的合理性,切实解决实际矿井热害问题。
　　通过研究深孔冷却水送传热机理,建立传热数学模型,推导得出管内水流传热系数理论计算公式,得出该传热与巷道岩壁的原岩温度、管壁温度、管内水流的速度以及温度有关。
　　通过建立传热微分方程,确定实验研究的方式,保证实验研究与实际的紧密结合。通过相似理论建立实验模型,并搭建水平管路实验台,包括管路系统、测温系统、加热系统、测试与数据采集系统。通过9种工况的测试,研究出热量损失变化规律、管壁温度变化规律、土壤温度变化规律,并根据实验数据,通过准则关系式,得到不同情况下计算对流传热系数的关联式。
　　通过数值模拟,模拟工程实际传热方式,计算出热损失和温差,并得出影响放热系数的主要因素是流体的速度,流体的物理性质和放热表面的状况。最后通过工程实际计算,得出研究背景中关于实际问题的解决,最终提出方案的和理性。
　　本文为矿井降温寻找到经济合理的输冷方式,为其推广应用奠定理论基础。

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Contents

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变量注释表

1 绪论

1.1课题背景（Research Background）

1.2矿井降温技术的研究现状（ Research Status of the Mine

1.3地埋管传热研究现状（Research Status of Buried Tube Heat

1.4研究现状总结（Research Status Conclusions）

1.5研究内容与方法（Research Contents and Methods）

1.6本章小结（Conclusions）

2 深孔冷却水输送换热机理与数学模型

2.1深孔冷水输送传热机理（Heat Transfer Mechanism of Cooling

2.2深孔冷水输送传热数学模型（ Heat Transfer Mathematical

2.3本章小结（Conclusions）

3 实验模型建立

3.1研究概述（Research Overview）

3.2相似理论（Similarity Theory）

3.3实验平台设计（Experiment Platform Designing）

3.4实验平台搭建（Experiment Platform Building）

3.5数据准备（Data Preparation）

3.6本章小结（Conclusions）

4 实验数据分析与结论

4.1实验过程（Experimental Process）

4.2实验结果与分析（Experiment Result and Analysis）

4.3本章小结（Conclusions）

5 模拟实验5 Simulation

5.1数值计算方法简介（Numerical Calculation Method）

5.2有限体积法基本思想和FLUENT简介（Introduction to Finite

5.3深孔冷水输送传热方程及模型的建立（ Heat Transfer

5.4本章小结（Conclusions）

6 工程应用

6.1实际工程地质条件（Engineering Geological Conditions）

6.2数值计算（Numerical Calculation）

6.3本章小结（Conclusions）

7 结论与展望

7.1结论（Conclusions）

7.2展望（Prospects）

参考文献

作者简历

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