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矿井掘进面空气环境的局部降温系统与装置的研究

作　者: 王雪
导　师: 张昌
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 环境工程
关键词: 高温热害矿井降温空气压缩制冷温度场速度场 FLUENT
分类号: TD727.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

煤炭在我国能源消费结构中占有十分重要的位置，是一次能源消耗结构中的主体。然而随着煤矿开采规模和煤炭开采量逐年加大，伴随而来的安全问题也越来越多，其中高温高湿矿井热害尤为严重。传统矿井降温技术中虽然有专家把空气压缩式制冷系统应用在矿井降温中，但是由于空气压缩制冷系统应用在矿井降温系统中还面临工作不可靠和用电安全的难题，因而没有成功用于井下。并且由于传统的矿井降温技术都存在各自的缺点，不适用于高温矿井，为了改善矿井高温高湿的环境对矿工身体造成的危害，需要进一步研究新方法，新技术。并获得了一项中国专利，一种用于煤矿井下局部降温的装置，该专利目前已经申请成功。本文详细介绍了空气流膨胀减焓自力式煤矿井下降温系统的工作原理，及该系统与传统降温技术相比的主要优点。以矿井掘进工作面为研究对象，在斯托克斯方程组及kε湍流模型的基础上，利用Fluent软件对矿井掘进工作面的温度场和速度场进行计算和模拟，研究送风温度和送风速度改变后，矿井掘进面的温度场和速度场的变化趋势。再结合空气流膨胀减焓自力式煤矿井下降温系统的工作原理，分析得出合适的送风温度和送风速度。以某一工程设计为例，结合计算模拟得出的最佳的送风温度和送风速度，计算出系统运行时涡轮冷却器的制冷量、温降、空气流量、进出口压力等相关的主要设备参数。有了这些参数，为以后的设备制造和进一步的研究打好基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 选题背景  9-11
    1.1.1 煤炭在我国能源中的地位  9-10
    1.1.2 高温矿井热害的危害  10-11
  1.2 我国矿井降温技术的发展及现状  11-14
    1.2.1 非人工制冷降温  12-13
    1.2.2 人工制冷降温技术  13-14
  1.3 传统人工制冷矿井降温技术的优缺点  14-16
  1.4 国内外空气压缩制冷技术的研究现状  16-17
  1.5 国内外空气压缩制冷技术在矿井降温中的应用  17
  1.6 本课题研究的意义及研究内容  17-19
    1.6.1 本课题研究的意义  17-18
    1.6.2 本课题的研究内容  18-19
2 矿井掘进巷道的温度场研究  19-31
  2.1 引言  19
  2.2 研究工具简介  19-21
  2.3 掘进巷道温度场的数值计算  21-27
    2.3.1 CFD模拟的计算过程  21-23
    2.3.2 工程模型的建立  23-24
    2.3.3 模型的网格划分  24-25
    2.3.4 基本假设条件  25
    2.3.5 气流流动的控制方程  25-27
  2.4 Fluent参数设置  27-29
  2.5 本章小结  29-31
3 掘进巷道温度场模拟计算分析  31-53
  3.1 掘进巷道温度场模拟计算  32-33
  3.2 不同送风速度、温度情况下模拟的结果  33-49
    3.2.1 改变送风速度模拟的结果  34-37
    3.2.2 改变送风温度模拟的结果  37-49
  3.3 模拟结果分析及结论  49-50
  3.4 本章小结  50-53
4 空气流膨胀减焓自力式矿井降温机组研究  53-70
  4.1 空气压缩制冷循环的热力学原理  53-62
    4.1.1 影响空气压缩制冷系数的因素和提高的方法  55-61
    4.1.2 空气压缩制冷循环的优点  61-62
  4.2 空气流膨胀减焓自力式矿井降温机组工作原理  62-68
    4.2.1 涡轮冷却器的温降、空气流量和制冷量的计算  64-66
    4.2.2 工程设计举例  66-67
    4.2.3 系统的优点  67-68
  4.3 本章小结  68-70
5 结论与展望  70-74
  5.1 主要工作与结论  70-72
  5.2 对今后工作的展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
附录  79

矿井掘进面空气环境的局部降温系统与装置的研究

内容摘要

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