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潮湿巷道围岩散热及风流温度、湿度计算

作　者: 张学博
导　师: 高建良
学　校: 河南理工大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 水分蒸发围岩散热湿度系数风流温度含湿量
分类号: TD727
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

围岩散热是导致矿井风流温度升高的主要热源之一。巷道中水分蒸发的处理对围岩温度分布、围岩散热、井下风流的温度和湿度的计算有重要的影响。本文进一步研究了潮湿巷道围岩与风流热湿交换理论,提出了理论上更可靠的水分蒸发量的计算方法;在此基础上,提出理论上更精确的壁面温度、围岩散热及巷道风流温、湿度的计算方法;建立了在考虑壁面水分蒸发情况下解算巷道围岩温度场、围岩散热、风流温度及湿度的数学模型,并采用异步长有限差分法对其进行了数值模拟求解;解算出考虑水分蒸发情况下围岩温度分布、壁面温度、围岩散热量和风流温度及湿度的分布与变化规律,并分析了壁面湿度系数、通风时间等参数对其的影响;通过解算结果的对比,对由于饱和空气含湿量、壁面温度及贯通风流温、湿度计算时巷道围岩初始温度的计算不当造成的解算误差进行了分析研究。经研究表明:由于饱和空气含湿量和贯通风流温、湿度计算时巷道围岩初始温度的计算不当会造成较大的解算误差,该误差与通风时间、壁面湿度系数等参数都有一定关系;壁面温度的计算不当也会造成一定的解算误差。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 矿井高温问题的提出及研究意义  9-12
  1.3 国内外研究状况及存在问题  12-16
    1.3.1 国内外研究状况  12-14
    1.3.2 矿内热环境研究的主要内容  14
    1.3.3 存在的问题  14-16
  1.4 本论文研究方法、主要内容及意义  16-17
2 矿井风流热湿交换理论基础  17-37
  2.1 矿内热源分析  17-22
    2.1.1 矿井进风温度  17
    2.1.2 井下风流的自压缩热  17-18
    2.1.3 机电设备散热  18
    2.1.4 氧化放热  18
    2.1.5 地下热水放热  18-19
    2.1.6 围岩散热  19-20
    2.1.7 其它热源  20-22
  2.2 围岩与风流间热湿交换理论  22-29
    2.2.1 围岩内的热传导  22-26
    2.2.2 巷壁与风流间的对流换热  26-27
    2.2.3 巷壁与风流间的对流传质  27-29
  2.3 围岩散热的计算及水分蒸发的处理  29-31
    2.3.1 从巷壁进入风流的显热  29-30
    2.3.2 从巷壁进入风流的潜热（水分蒸发的处理）  30-31
  2.4 井巷围岩调热圈温度场  31-32
    2.4.1 井巷围岩调热圈温度场概念  31
    2.4.2 围岩调热圈半径的变化  31-32
  2.5 风流温度及湿度计算方法概述  32-34
    2.5.1 现场实测值统计法  33
    2.5.2 模拟巷道法  33
    2.5.3 数学分析法  33
    2.5.4 数值模拟法  33-34
  2.6 解算区域网格化及微分方程离散化的方法  34-36
    2.6.1 解算区域的网格化  34
    2.6.2 微分方程离散化方法概述  34-36
  2.7 本章小结  36-37
3 巷道内风流温度及湿度的计算  37-58
  3.1 概述  37-38
  3.2 数学模型的建立  38-39
  3.3 有限差分法解算  39-48
    3.3.1 网格划分  39-40
    3.3.2 围岩内部点的温度计算  40-42
    3.3.3 巷道壁面温度的确定  42-43
    3.3.4 风流含湿量的确定  43-45
    3.3.5 风流温度及湿度计算  45-46
    3.3.6 解算程序  46-48
  3.4 含湿量对围岩温度、围岩散热量、风流温度及湿度的影响  48-51
    3.4.1 含湿量对围岩温度的影响  48-49
    3.4.2 含湿量对壁面温度的影响  49
    3.4.3 含湿量对围岩散热量的影响  49-50
    3.4.4 含湿量对风流温度的影响  50-51
    3.4.5 含湿量对风流湿度的影响  51
  3.5 围岩初始温度分布对风流温度及湿度的影响  51-57
    3.5.1 巷道贯通时围岩温度的分布  52-53
    3.5.2 围岩初始温度分布对风流温度的影响  53-55
    3.5.3 围岩初始温度分布对风流湿度的影响  55-57
  3.6 本章小结  57-58
4 潮湿巷道围岩温度、围岩散热量和风流热环境计算分析  58-68
  4.1 围岩温度分布及变化规律  58-59
    4.1.1 通风时间对围岩温度分布的影响  58-59
    4.1.2 湿度系数对围岩温度分布的影响  59
  4.2 围岩壁面温度变化规律  59-61
  4.3 围岩散热变化规律  61-64
    4.3.1 通风时间对围岩散热的影响  61-62
    4.3.2 湿度系数对围岩散热的影响  62-64
  4.4 风流温度变化规律  64-65
    4.4.1 通风时间对风流温度的影响  64-65
    4.4.2 湿度系数对风流温度的影响  65
  4.5 风流湿度分布及变化规律  65-67
    4.5.1 通风时间对风流湿度的影响  65-66
    4.5.2 湿度系数对风流湿度的影响  66-67
  4.6 本章小结  67-68
5 主要结论及进一步展望  68-71
  5.1 本论文主要结论及创新点  68-69
  5.2 进一步工作  69-71
参考文献  71-75
附录  75-76
致谢  76-77
详细摘要  77-79

潮湿巷道围岩散热及风流温度、湿度计算

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