用于煤堆降温的热管移热能力影响因素研究

摘要

储煤堆自燃是煤炭储运及安全管理面临的一大难题。在各类储煤场所，例如煤矿、火力发电厂、港口码头、洗煤厂、集运站等，煤炭自燃现象时有发生。加之中国煤炭生产、消费量大，资源在空间上分配不均，导致了煤炭生产、运输的存放周期增大，增加了煤炭自燃的危险。传统储煤堆自燃防治方法多用于煤炭自燃发生后，预防的手段不足且成本巨大。热管技术在多个领域的成功应用，如青藏高原冻土问题的解决，引起了煤自燃相关研究学者的注意，提出了热管应用于煤自燃防治的研究。虽然热管技术的基础理论相对较成熟，但是要将热管应用于煤堆自燃防控，尚有诸多关键的科学问题需要研究。
　　通过自主搭建储煤堆重力热管移热实验台，研究充液率、冷凝段类型对应用于煤堆降温的重力热管的影响。采用电加热板加热煤体模拟储煤堆高温区，分别在50℃和100℃下停止加热，对重力热管的作用效果进行研究。对比分析了重力热管启动性能、高温区降温至50℃的降温速率以及50℃后相同时间段降温速率的衰减幅度、同一重力热管在不同高温区温度下降温效果的差异以及重力热管对不同水平温度变化的影响。实验结果表明，充液率较少时(10％)或较大时(40%)的降温效果相对较好，弯曲垂直翅片重力热管降温效果相对较好。通过多项式拟合分析了降温速率随充液率变化的大体趋势，即随着充液率的增大，降温速率先降低后增加。当煤堆温度升高时，最低降温速率所对应的充液率随之增大。通过对实验现象的分析发现由于升温速度过快，导致在储煤堆内部形成较大的温度梯度，从而加快了煤体之间的热量传递，对重力热管的移热效果产生了干扰。针对这个问题提出了通过恒温控制改进实验的方法。
　　本文的研究对重力热管应用于煤炭自燃防治的后续研究提供了一定的借鉴作用。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 重力热管原理

1.3 国内外研究现状

1.4 研究目的及其内容

1.5 研究思路及技术路线

2 重力热管设计

2.1 工质液和管壳材质的选择

2.2 管壳设计

2.3 其他参数确定

2.4 翅片设计

2.5 本章小结

3 储煤堆重力热管移热实验

3.1 实验设计

3.2 实验台搭建

3.3 实验流程

3.4 本章小结

4 储煤堆重力热管移热能力分析

4.1 实验数据处理

4.2 储煤堆降温效果

4.3 充液率对重力热管作用的影响

4.4 冷凝段类型对重力热管作用的影响

4.5 高温区温度对重力热管作用的影响

4.6 重力热管对煤堆温度场的影响

4.7 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录