基于直膨式热泵技术治理深井热害问题的研究

发布时间：2023-02-26 16:41

　　浅层资源的枯竭和能源需求日增致使化石能源的深层化开采成为必然趋势,也使深井热害问题由个别现象发展为普遍问题。深井热害严重危害井下作业工人的身心健康,加快电气作业设备的老化,进一步还会诱发围岩高温软化和吸附瓦斯溢出,致使矿井安全事故率上升,渐已成为继水、灰、瓦斯之后的第四大矿井灾害。深井高温及局部高温是多种因素综合作用的结果,其中围岩散热超过总热源的40%,是其根源所在,且随着开采深度加深,该比重将显著上升,所以针对热源的首要因素——围岩散热开展热害治理是值得研究的问题。本文以降低围岩散热量、改善深井热环境为目标,以围岩调热圈为研究对象,对其传热机理和主要热源进行系统研究,基于直膨式地源热泵技术原理,提出了一种利用直膨式地源热泵技术采集围岩调热圈一定范围内的热量来动态阻隔岩壁向风流散热的深井集热降温系统,并通过室内试验对装置的运行工况和土体降温效果进行了试验研究。主要的研究内容和结论如下:(1)围绕围岩散热机理展开研究,确定围岩体内部的非稳态导热计算和壁面-风流在不同换热状态下的换热系数k,进而掌握巷道围岩热量的热传递规律。通过分析各种热源因素散热来掌握深井热害的主要成因,并采用反分析计...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
符号注释表
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 国内外现状综述
        1.2.1 深井热害研究
        1.2.2 矿井降温技术研究
    1.3 课题研究的内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 创新点
第2章 深井热环境分析
    2.1 概述
    2.2 围岩调热圈介绍
    2.3 围岩散热机理研究
        2.3.1 热传递的基本方式
        2.3.2 围岩体内部的传热分析
        2.3.3 壁面与风流的传热分析
    2.4 热源散热研究
        2.4.1 空气的自压缩热
        2.4.2 机电设备散热
        2.4.3 运输中煤、矸石散热
        2.4.4 氧化放热
        2.4.5 其他热源放热
    2.5 冷负荷计算
        2.5.1 冷负荷计算基础
        2.5.2 冷负荷计算
    2.6 本章小结
第3章 直膨式地源热泵
    3.1 热泵技术的介绍
    3.2 直膨式地源热泵的工作原理
    3.3 直膨式地源热泵的特点
        3.3.1 直膨式热泵系统的优点
        3.3.2 直膨式热泵系统的缺点
        3.3.3 该技术在深井治理中的适用性分析
    3.4 本章小结
第4章 试验研究
    4.1 概述
    4.2 实验系统
        4.2.1 实验装置的设计思路
        4.2.2 试验系统组成
    4.3 数据处理
        4.3.1 集热段和冷凝段
        4.3.2 管周土体温度场和环境温度
        4.3.3 集热量和EER值
        4.3.4 有效冷却半径
        4.3.5 制冷效果示意图
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3750533