矿井回风喷淋换热器气液两相流仿真及实验研究
发布时间：2019-07-23 05:25
【摘要】：针对影响矿井回风喷淋换热器换热性能、回风阻力、挡水板过水量的因素及规律，基于全热交换效率和通用热交换效率模型，建立了湍流状态下反映气水直接接触热质交换时水滴温度变化的液滴热交换效率模型；利用计算流体动力学软件FLUENT对矿井回风与液滴气、液两相流进行了3D仿真，得出了液滴直径、回风速度、喷淋高度、喷淋方向、喷嘴数量、喷嘴质量流率、液滴与回风之间温差等因素对换热器换热性能的影响规律，以及液滴大小、回风速度、平面挡水板挡板倾角及间距、弧面挡水板半径、蛇型挡水板挡板间距和高度、V型挡水板等因素对回风阻力和挡水板过水量的影响规律。最后通过实验对仿真结果进行了验证。
【图文】：
中 矿业 学（1.2.4 矿井回风换热器相关专利朱晓彦于 2006-09-11 申请了发明专利[27]，该装置包括直接回收回风中余热的换矿井回风余热的换热器。同时，该专利还器、板式换热器以及热管式换热器回收矿范振忠、朱晓彦等于 2007-10-30 申置”[54]。，如图 1.3 所示。其工作原理是冷水，进入喷淋室换热器，与回风进行面的积水槽，自流进入出风口一侧的地单水处理后进入热泵机组提取热量，提行热交换，从而实现水的循环利用。
夏季为 21 oC，风压 30Pa，热交换器进水温度 8 oC -12 oC，出水温度在 13 oC -16 oC左右，，利用这套换热系统可降低主扇噪音 33dB，除去灰尘 90%以上。项目运行实景如图 1.6 所示。图 1.6 东庞煤矿矿井回风余热回收系统实景，图(a)-(f)分别为系统运行原理图、矿井回风换热器外景图、换热器喷淋实景、热泵机组、矿井回风换热器内部结构、换热器挡水板Fig. 1.6 Real maps of heat recovery system from mine return air in DONGPANG Mine, where(a) is the system diagram; (b) is the location map of mine return air; (c) is the nozzle pipe rows; (d)is the heat pump group; (e) is the internal structure of MARSHE; (f) is the drift eliminator in theMRASHE.1.3 空气与水直接接触热质交换研究气、液两相之间传热传质的理论基础是 Nernst 在 1904 年提出的薄膜理论和Whiteman 在 1924 年提出的双膜理论。围绕空气与水之间的传热和传质，国内外学者开展了大量的研究工作[72]。1.3.1 国外研究现状Majumdar A K 等（1983 年）[73]研究了机械通风冷却塔内空气与水之间热、质交换过程，将填料中空气与水的流动分别视为二维流动和一维流动，在此基础上建立了湿空气和水的质量守恒方程、湿空气的动量守恒方程、湿空气和水的焓方程、湿空气的温度变化方程，并用数值计算方法求解了上述方程。在求解方程时需要已知系数 K，并把 K 表示成水和空气流量的函数，用经验方法确定。Dowdy J A 等（1987 年）[74]研究了水与空气横流流过两种填料（ASPEN 湿垫与一种蜂窝状填料）的热、质交换过程，测定了不同厚度填料内的传热、传质系a bc d e f
【学位授予单位】：中国矿业大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK12;TD727
【图文】：
中 矿业 学（1.2.4 矿井回风换热器相关专利朱晓彦于 2006-09-11 申请了发明专利[27]，该装置包括直接回收回风中余热的换矿井回风余热的换热器。同时，该专利还器、板式换热器以及热管式换热器回收矿范振忠、朱晓彦等于 2007-10-30 申置”[54]。，如图 1.3 所示。其工作原理是冷水，进入喷淋室换热器，与回风进行面的积水槽，自流进入出风口一侧的地单水处理后进入热泵机组提取热量，提行热交换，从而实现水的循环利用。
夏季为 21 oC，风压 30Pa，热交换器进水温度 8 oC -12 oC，出水温度在 13 oC -16 oC左右，，利用这套换热系统可降低主扇噪音 33dB，除去灰尘 90%以上。项目运行实景如图 1.6 所示。图 1.6 东庞煤矿矿井回风余热回收系统实景，图(a)-(f)分别为系统运行原理图、矿井回风换热器外景图、换热器喷淋实景、热泵机组、矿井回风换热器内部结构、换热器挡水板Fig. 1.6 Real maps of heat recovery system from mine return air in DONGPANG Mine, where(a) is the system diagram; (b) is the location map of mine return air; (c) is the nozzle pipe rows; (d)is the heat pump group; (e) is the internal structure of MARSHE; (f) is the drift eliminator in theMRASHE.1.3 空气与水直接接触热质交换研究气、液两相之间传热传质的理论基础是 Nernst 在 1904 年提出的薄膜理论和Whiteman 在 1924 年提出的双膜理论。围绕空气与水之间的传热和传质，国内外学者开展了大量的研究工作[72]。1.3.1 国外研究现状Majumdar A K 等（1983 年）[73]研究了机械通风冷却塔内空气与水之间热、质交换过程，将填料中空气与水的流动分别视为二维流动和一维流动，在此基础上建立了湿空气和水的质量守恒方程、湿空气的动量守恒方程、湿空气和水的焓方程、湿空气的温度变化方程，并用数值计算方法求解了上述方程。在求解方程时需要已知系数 K，并把 K 表示成水和空气流量的函数，用经验方法确定。Dowdy J A 等（1987 年）[74]研究了水与空气横流流过两种填料（ASPEN 湿垫与一种蜂窝状填料）的热、质交换过程，测定了不同厚度填料内的传热、传质系a bc d e f
【学位授予单位】：中国矿业大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK12;TD727
【参考文献】
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10 宋W氄
本文编号：2517938
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