多孔介质内局部非热平衡热质传递研究

发布时间：2021-04-23 08:29

　　多孔介质内流固局部非热平衡效应广泛存在于多种科学技术领域。煤矿井下液氮防灭火和发散冷却技术都涉及到多孔介质流固局部非热平衡的热质传递过程,然而二者却有显著区别。前者的固体骨架导热系数较小,后者的固体骨架导热系数较大,这种导热系数的显著差异可能会对热质传递过程中的局部非热平衡效应产生重要影响。本文以局部非热平衡为理论基础,采用实验和模拟相结合的方法,对不同导热系数多孔介质内的局部非热平衡热质传递特性进行了研究。主要工作有:（1）搭建了模拟巷道实验台,探究了液氮在低导热系数煤多孔介质内的热质传递及局部非热平衡特性。结果表明,注氮位置、漏风状况和注氮流量等参数对浮煤多孔介质内热质传递有显著的影响;在靠近极低温区的中层和底层出现了二次降温现象。（2）针对低导热系数规则球和煤多孔介质,分别建立了多尺度模型,所得模拟结果与实验吻合较好。基于该模型数值探究了低温氮气在低导热系数多孔介质内的局部非热平衡特性。研究发现,入口处的局部非热平衡效应最显著;颗粒直径、氮气的质量流率、进口温度和多孔介质初始温度对局部非热平衡效应有不同程度的影响。（3）针对高导热系数多孔介质,使用修正的分相模型数值探究了液态水的... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 多孔介质局部非热平衡热质传递的研究现状
    1.3 本文的工作内容和方法
2 液氮在煤多孔介质中的传热传质特性
    2.1 实验方法
    2.2 煤多孔介质内流动和传热规律
    2.3 本章小结
3 低导热系数多孔介质内局部非热平衡效应
    3.1 模型建立
    3.2 数值求解和实验验证
    3.3 低导热系数多孔介质内局部非热平衡特性和影响因素
    3.4 本章小结
4 氮气注入煤多孔介质内的局部非热平衡效应
    4.1 模型建立
    4.2 数值求解
    4.3 实验验证
    4.4 局部非热平衡效应的影响因素
    4.5 煤多孔介质内的换热速率和换热量
    4.6 本章小结
5 高导热系数多孔介质内局部非热平衡热质传递特性
    5.1 控制方程和边界条件
    5.2 发散冷却中特征参数对相变的影响
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 工作展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]多孔介质相变发汗冷却主动热防护试验研究[J]. 吴亚东,朱广生,高波,蒋平,宁雷.  宇航学报. 2017(02)
[2]煤矿液氮防灭火技术应用及发展趋势[J]. 史波波.  煤矿安全. 2014(10)
[3]液氮防灭火系统在煤矿中的应用[J]. 原芝泉.  工业用水与废水. 2013(02)
[4]液氮技术在我国矿井防灭火领域中的应用[J]. 于贵生,王刚,梁运涛.  煤矿安全. 2012(S1)
[5]发汗式主动冷却金属热防护系统主动冷却效率研究[J]. 刘双,张博明.  宇航学报. 2011(02)
[6]液体火箭发动机喷管发汗冷却研究[J]. 金韶山,姜培学,孙纪国.  航空动力学报. 2008(07)



本文编号：3154995