涡流制冷技术在矿井掘进工作面中的应用研究
发布时间：2021-10-21 17:39
随着矿井采深的增加和机械化程度的提高，井下热害问题也随之加重，并危及煤矿安全开采。矿井降温已成为采矿行业的重点研究课题之一。论文在分析现有矿井降温技术的基础上，提出了一种新的用于掘进工作面的局部降温方法：涡流管制冷降温技术。涡流管是一种可以把压缩气体分离成冷热两股气流的装置，其中冷气流可用来降温。由于它所使用的气源为压缩空气，不会对矿内环境造成污染。但是目前对涡流管的应用研究极少涉及矿井降温，相关文献也鲜见报道。论文以涡流管制冷为研究对象，在进行理论分析和总结前人研究成果的基础上，设计了不同结构的涡流管并建立了涡流管性能测试实验平台。研究了不同几何结构对其冷热分离性能的影响，并绘制了性能曲线，同时在实验范围内得出了涡流管各部件之间最佳的几何结构比例关系。通过实验得出：在实验范围内，六流道涡流管的制冷性能最优，涡流管长径比在L=2040D的范围内可取得最佳制冷效应，冷流率在35%时涡流管的制冷效果最佳，进气压力为0.60MPa时涡流管的制冷效果最好。论文根据实验结果和矿井掘进工作面需冷量的要求，设计了用于降低掘进工作面温度的大型涡流管。这种大涡流管在进气压力为0.6...
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
涡流管结构与工作原理图
喷嘴个数可是一个，也可是多个。从加工方面考虑，涡流室截面采用圆形较好，从制冷效率方面来考虑，首选阿基米德螺线形。Takahama、Paruleka和Metenin在研究中发现喷嘴截面为矩形的切向进气式涡流管制冷效果最好。图2.1是不同导流道数（N=2,3,4,5,6）的喷嘴剖面图。图 2.1 不同导流道数（N=2,3,4,5,6,）的喷嘴Fig.2.1 Different number(N = 2,3,4,5,6) nozzles2.4.2 涡流室（分离室）涡流室是从喷嘴平面到与热端管相接处的一段长度，它可以使高速旋转的气流停滞下来，从而实现气体的冷热分离。根据专利提供的数据，喷嘴面积和涡流室面积的比值为DAA24 —（2.7）式中，D—涡流室直径；当 为 1.0~5.0， =0.40~0.65 时，—A 的取值范围为 0.08~0.12；当 为 5.0~10.0， =0.35~0.60 时，—A 的取值范围为 0.06~0.08。还可以用半经验公式来求： 10.327 —A
图 2.2 涡流室结构图Fig.2.2 Structure of eddy current room的确定的取值范围为 L=20~40D，当涡流管有阻涡器时，L 的长其能量分离效应越好，但是太长也会产生问题，如动止现象等，同时管道过长也会使加工困难。当分离室不应太长，可采用渐扩式锥管来缩短分离室长度。径设计将冷气流引出涡流管，分为圆柱形和圆锥形两种。为了更高的分离效率，可接入长度为 2~3D 且锥角在 15°以一个重要的结构参数，是决定其性能好坏的重要因素之
【参考文献】：
期刊论文
[1]井下高温所致的职业病及防治措施[J]. 张帝,邹声华,杨如辉. 矿业工程研究. 2011(04)
[2]压缩空气在风量较大巷道的降温效果分析[J]. 段在鹏,谢贤平,毛艳丽. 矿冶. 2011(02)
[3]涡流管的原理及在天然气领域的应用[J]. 沈杰,席旺. 煤气与热力. 2011(02)
[4]矿井高温探索与治理[J]. 陈诚集. 煤炭技术. 2009(10)
[5]提高涡流管效率的研究进展[J]. 梁霓,程有凯,张玉香. 节能. 2009(04)
[6]基于FLUENT的搅拌机械内部流场模拟研究[J]. 段文广. 现代制造技术与装备. 2009(01)
[7]涡流管技术在天然气领域的应用前景[J]. 徐正斌. 油气储运. 2009(01)
[8]涡流管致冷器实验装置研制[J]. 张小卫,姚寿广. 武汉工程职业技术学院学报. 2008(04)
[9]HEMS深井降温系统研发及热害控制对策[J]. 何满潮,徐敏. 岩石力学与工程学报. 2008(07)
[10]涡流管技术研究与进展[J]. 王飞飞,曹锋,束鹏程. 流体机械. 2008(04)
博士论文
[1]小流量涡流管特性的理论与实验研究[D]. 曹勇.浙江大学 2003
硕士论文
[1]高温矿井降温技术研究及其经济性分析[D]. 冯小凯.西安科技大学 2009
[2]涡流管制冷特性的实验研究和能量分离机理[D]. 原如冰.重庆大学 2008
[3]涡流板内部场三维数值模拟研究[D]. 高超.哈尔滨工程大学 2007
[4]用于轻烃回收的涡流制冷实验研究[D]. 何曙.北京工业大学 2005
本文编号：3449440
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
涡流管结构与工作原理图
喷嘴个数可是一个，也可是多个。从加工方面考虑，涡流室截面采用圆形较好，从制冷效率方面来考虑，首选阿基米德螺线形。Takahama、Paruleka和Metenin在研究中发现喷嘴截面为矩形的切向进气式涡流管制冷效果最好。图2.1是不同导流道数（N=2,3,4,5,6）的喷嘴剖面图。图 2.1 不同导流道数（N=2,3,4,5,6,）的喷嘴Fig.2.1 Different number(N = 2,3,4,5,6) nozzles2.4.2 涡流室（分离室）涡流室是从喷嘴平面到与热端管相接处的一段长度，它可以使高速旋转的气流停滞下来，从而实现气体的冷热分离。根据专利提供的数据，喷嘴面积和涡流室面积的比值为DAA24 —（2.7）式中，D—涡流室直径；当 为 1.0~5.0， =0.40~0.65 时，—A 的取值范围为 0.08~0.12；当 为 5.0~10.0， =0.35~0.60 时，—A 的取值范围为 0.06~0.08。还可以用半经验公式来求： 10.327 —A
图 2.2 涡流室结构图Fig.2.2 Structure of eddy current room的确定的取值范围为 L=20~40D，当涡流管有阻涡器时，L 的长其能量分离效应越好，但是太长也会产生问题，如动止现象等，同时管道过长也会使加工困难。当分离室不应太长，可采用渐扩式锥管来缩短分离室长度。径设计将冷气流引出涡流管，分为圆柱形和圆锥形两种。为了更高的分离效率，可接入长度为 2~3D 且锥角在 15°以一个重要的结构参数，是决定其性能好坏的重要因素之
【参考文献】：
期刊论文
[1]井下高温所致的职业病及防治措施[J]. 张帝,邹声华,杨如辉. 矿业工程研究. 2011(04)
[2]压缩空气在风量较大巷道的降温效果分析[J]. 段在鹏,谢贤平,毛艳丽. 矿冶. 2011(02)
[3]涡流管的原理及在天然气领域的应用[J]. 沈杰,席旺. 煤气与热力. 2011(02)
[4]矿井高温探索与治理[J]. 陈诚集. 煤炭技术. 2009(10)
[5]提高涡流管效率的研究进展[J]. 梁霓,程有凯,张玉香. 节能. 2009(04)
[6]基于FLUENT的搅拌机械内部流场模拟研究[J]. 段文广. 现代制造技术与装备. 2009(01)
[7]涡流管技术在天然气领域的应用前景[J]. 徐正斌. 油气储运. 2009(01)
[8]涡流管致冷器实验装置研制[J]. 张小卫,姚寿广. 武汉工程职业技术学院学报. 2008(04)
[9]HEMS深井降温系统研发及热害控制对策[J]. 何满潮,徐敏. 岩石力学与工程学报. 2008(07)
[10]涡流管技术研究与进展[J]. 王飞飞,曹锋,束鹏程. 流体机械. 2008(04)
博士论文
[1]小流量涡流管特性的理论与实验研究[D]. 曹勇.浙江大学 2003
硕士论文
[1]高温矿井降温技术研究及其经济性分析[D]. 冯小凯.西安科技大学 2009
[2]涡流管制冷特性的实验研究和能量分离机理[D]. 原如冰.重庆大学 2008
[3]涡流板内部场三维数值模拟研究[D]. 高超.哈尔滨工程大学 2007
[4]用于轻烃回收的涡流制冷实验研究[D]. 何曙.北京工业大学 2005
本文编号：3449440
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