高温掘进工作面冷负荷逆热力算法研究与应用

发布时间：2020-02-03 16:10

【摘要】：掘进工作面作为矿井井下主要作业地点之一,其高温热害问题一直是降温工作的重点,为保证高温掘进工作面有良好的降温效果,必须对面内冷负荷进行准确计算,然而通过分析现有的掘进工作面冷负荷计算方法发现,现有的计算方法存在误差大、计算思路模糊等问题。本文从掘进工作面内基本的传热理论入手,分析导致面内高温热环境的原因,为更直观的反映掘进工作面内的高温情况,借助数值模拟软件,对建立的掘进工作面模型进行仿真模拟;模拟进行前,根据对掘进巷道围岩散热时空演化模型解算得到的围岩壁面温度变化规律,分段、分面设定模型壁面温度等边界条件,使模拟结果更加客观真实的反映掘进工作面高温热环境的情况,为降温工作提供思路。对于掘进工作面的冷负荷计算,本文在分析现有计算方法存在的种种弊端以及掘进工作面内温度有关规定的基础上,提出改进思路,率先将掘进工作面前部30 m范围定义为掘进工作面“目标降温区域”,以保证此区域温度适宜为前提,以焓差法为基础,通过对掘进工作面热环境预测模型逆热力过程推导得到新的冷负荷计算方法——冷负荷逆热力算法。以冷负荷逆热力算法为依据,对兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿5 303掘进工作面冷负荷进行计算、选取空冷器型号,进而进行空冷器布置设计,通过分析空冷器布置位置与降温效果的关系并通过相应的理论计算,得出了空冷器最佳的布置区域;降温设备运行以来,通过现场实测发现降温效果基本达到预期要求,改善了人员集中区域的作业环境,从而印证了冷负荷计算方法的正确性,空冷器布置的合理性。
【图文】：

矿井水,结构模式,空调系统,集中式

但是对于热害严重的矿井，其降温效果远远不能满足要求。对逡逑矿井开采深度不断增加的趋势，，矿井热害问题不断加剧，非人工降温方逡逑能满足要求，必须采取人工降温方式进行降温［４６］。人工降温方式主要有逡逑种：逡逑．冷水机组制冷降温逡逑水机组制冷降温按设备布置位置可以分为：地面集中式、井下集中式、逡逑面联合集中式、分散式。分散式一般适用于矿井总冷负荷小于２邋ＭＷ的逡逑而集中式一般适用于矿井总冷负荷大于２ＭＷ的矿井；对于集中式制冷逡逑统，从使用技术上来看，３种系统各有优缺点：井下集中式系统存在冷逡逑放困难的问题，地面集中式和井上下联合集中式系统在冷冻水被使用前逡逑过高低压转换，转换过程会使冷冻水有３？４邋°Ｃ的温升［４４］。逡逑

降温系统,矿井,结构模式

国第一个达到国家规程要求、满足生产需要的地面散热煤矿井下集中式水温系统［４７］。逡逑ｂ．空气压缩式制冷逡逑１９７３年煤科院抚顺分院研制了邋ＹＰ－１００型矿用环缝式压力引射器、涡流冷器；１９９３年平顶山矿务局和原中国航空工业总公司６０９研宄所联合研制ＫＬ１０１型矿用无氟空气制冷机［４８１。１９８９年南非一金矿建成了压缩空气制冷。由于空气压缩制冷循环的制冷系数、单位质量制冷工质的制冷能力均小汽压缩制冷系统，在产生相同制冷量的情况下，空气压缩式制冷系统需要大的装置，并且单位制冷量的投资和年运行费用均高于蒸汽压缩式系统，，全矿井采用空气压缩式制冷系统降温的矿井较少。而压力引射器、涡流冷器等装置，实际上仅是一种空气膨胀装置，它必须与地面空气压缩机联用［４９］。逡逑
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD727.2

【参考文献】