涡流管在高温矿井局部降温中的应用研究

摘要

随着煤矿开采深度的增加和机械化程度的提高，井下热害问题也越来越严重，已经危及煤矿的安全开采。矿井降温已成为煤矿行业的一个重点研究课题。论文在分析现有矿井降温技术的基础上，提出了一种新的用于高温矿井局部降温的方法:涡流管制冷降温技术。
　　论文以涡流管制冷为研究对象，在进行理论分析和总结前人研究成果的基础上，在煤矿井下建立了涡流管性能测试实验平台。主要研究了进气压力、冷流比、温度等外部因素与涡流制冷效果和制冷效应等性能参数之间的相互关系和影响，并绘制了性能曲线。通过实验得出:涡流管的冷流比在0.5～0.6时，涡流管单位制冷量和制冷效率最好，且与进气压力值无关。
　　论文在实验结果分析和对高温矿井局部高温地点热害分析的基础上，针对性的提出了建立“矿井微气候围护结构”配合涡流管使用的设想，最终建立了涡流制冷降温系统。通过现场实践，系统运行后，围护结构内的温度降低10±0.5℃，人员的作业环境得到明显改善;并从安全性、技术可行性、经济性等方面对涡流管制冷系统进行了分析，表明涡流管制冷技术在高温矿井的局部降温中有着较好的应用前景。
　　论文运用CFD模拟软件Phonics建立了涡流制冷降温系统的计算模型，对围护结构内的温度场、舒适度(PMV-PPD)等进行了模拟。通过对模拟结果的分析，对围护结构内的热环境舒适性做出了客观的评价:作业人员的工作环境热舒适性为适中，整体作业环境较好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 现代矿井降温模式

1．3 涡流制冷技术

1．4 课题研究思路及目的

1．5 本章小结

2 涡流制冷技术研究

2．1 涡流管介绍

2．2 涡流管能量分离机理

2．3 本章小结

3 涡流管性能实验

3．1 实验装置

3．2 实验过程

3．3 涡流管制冷性能指标

3．4 实验结果分析

3．5 本章小结

4 涡流制冷系统的构建和可行性分析

4．1 高温硐室热害现象分析

4．2 涡流制冷系统的构建

4．3 围护结构设计

4．4 矿井微气候围护结构传热分析

4．5 涡流管冷负荷计算

4．6 涡流制冷系统可行性分析

4．7 本章小结

5 涡流制冷降温系统应用实践

5．1 赵楼南变热害分析

5．2 赵楼煤矿涡流制冷系统构建

5．3 降温效果分析

5．4 经济性分析

5．5 本章小结

6 矿井微气候围护结构内热环境模拟分析

6．1 热环境舒适性评价指标及影响因素

6．2 微气候围护结构内热环境数值模拟

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 创新点及工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况