生产用水强化掘进巷道通风降温的模拟研究

发布时间：2020-10-26 05:01

　　 利用水力通风换热机将矿山生产用水的重力势能转换为风流的动能;由于矿山生产用水的温度较风流低,从而通过气—液之间的对流换热将风流的热能转换至矿山生产用水中,以此降低了风流的温度;再将机器所产生的冷风压入至井下掘进巷道内,从而对掘进巷道产生了一个通风降温的作用。研究表明:(1)利用矿山生产用水在水力通风换热机的作用下与矿井热空气对流换热,运用MATLAB软件对水力通风换热机风流降温效果进行数值研究,结果表明,风流降温效果良好。(2)水力通风换热机出风温度影响的重要度排序为矿山生产用水初始温度生产水水头进风温度。且矿山生产用水水头与换热机出风温度呈负相关,矿山开采深度越大,则矿山生产水水头越大,出风温度越低。(3)利用FLUENT软件对掘进巷道的风流流场进行数值模拟,能全面地描述掘进工作面压入式通风时风流温度、速度流场的分布规律。风流从风筒出口射出之后,在起始段内扩张速率很快。随后射流体轴心便开始转向掘进巷道壁面,形成附壁射流,射流扩张速率减弱。总的来说,掘进工作面附近风速升高的区域其风温降低,风流结构复杂的涡流区域温度较高,风速也较小,且变化波动大;风速是影响巷道温度分布的主要因素。(4)单因素分析法得出,矿山生产用水水头与巷道掘进工作面附近风速呈正相关关系,与掘进工作面温度呈负相关关系。因此,理论上说,矿山开采深度越大,其生产用水水头越大,水力通风换热机对掘进巷道通风降温的效果就越好,这对于我国矿山正往深部开采方向发展的趋势尤为适用。(5)正交分析法得出,影响掘进工作面温度的因素重要度排序为矿山生产用水初始温度生产水水头换热室进风温度巷道壁面温度。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD727.2
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 矿井降温方面
        1.2.2 掘进巷道通风降温研究手段方面
        1.2.3 存在的问题
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 相关理论基础
    2.1 矿山生产用水概述
    2.2 掘进巷道通风方法
        2.2.1 压入式通风
        2.2.2 抽出式通风
        2.2.3 混合式通风
    2.3 高温矿井降温技术
        2.3.1 非人工制冷降温技术
        2.3.2 人工制冷降温技术
    2.4 通风过程中风筒的选择
    2.5 计算流体动力学概述
        2.5.1 CFD的基本思想
        2.5.2 CFD的应用领域
        2.5.3 风流的控制基本方程
        2.5.4 湍流模型
第三章 矿山生产用水—气流对流换热模型研究
    3.1 水力通风换热机基本结构和工作原理
    3.2 扇风机风量计算
    3.3 水力通风换热机出风温度数值模拟
        3.3.1 对流换热数学模型
        3.3.2 单次换热过程主要参数确定
        3.3.3 换热效果模拟计算
    3.4 不同因素对换热机风流升温效果影响的数值研究
    3.5 本章小节
第四章 掘进面通风降温数值模拟研究
    4.1 掘进巷道风流流场数值模拟
        4.1.1 掘进巷道通风模拟前温度实测
        4.1.2 建立掘进巷道通风物理模型
        4.1.3 对掘进巷道计算区域划分
        4.1.4 数值模拟边界条件及相关参数的设定
        4.1.5 掘进巷道物理模型的迭代运算
    4.2 掘进巷道风流流场数值模拟结果讨论
        4.2.1 掘进工作面风速流场分析
        4.2.2 掘进巷道风流温度流场分析
    4.3 本章小结
第五章 强化掘进巷道通风降温效果影响因素的数值研究
    5.1 单因素实验
    5.2 正交实验
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文主要结论
    6.2 论文主要创新点
    6.3 研究工作展望
参考文献
致谢

【参考文献】

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本文编号：2856530