煤多孔介质内低温氮的传热传质研究
发布时间：2021-08-17 02:34
煤多孔介质内低温氮的传热传质问题是一个可能伴有液体相变的多孔介质内局部非热平衡传热传质问题,其传热传质过程极其复杂,研究该问题具有重要的理论和实践意义。本文实验研究了低温氮在煤多孔介质中的传热传质特征,并采用多孔介质内局部非热平衡模型,对该过程所涉及的重要环节进行了初步数值模拟探索。主要工作如下:（1）搭建了模拟井下环境的巷道实验台,实验研究了重力沉降作用、内热源、巷道积水、注氮高度位置对低温氮在煤多孔介质内传热传质过程的影响。结果表明,重力沉降在低温氮在煤多孔介质内传热传质过程中起着非常重要的作用,内热源、巷道积水、注氮高度位置也对其有显著的影响。（2）针对煤的导热系数,基于一维非稳态传热问题,分别建立了正问题模型和反问题模型,探索了通过实验所得的温度分布数据反求其导热系数的可行性。（3）采用多尺度模型,数值研究了传热传质过程中流体以及固体多孔介质的温度分布情况,以及多孔介质当量直径、低温氮质量流率对于换热速率的影响。（4）在考虑毕渥数影响的基础上,结合流体与固体表面的温差的影响,提出了在低导热多孔介质中选择合适模型的DBiot数,并探讨了其对于复杂局部非热平衡的影响。
【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】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热电偶布置图(a)底部(b)中部Fig.2-1Thermocouplelayout(a)atthebottom(b)atthemiddle其中，固体和流体温度的测量的不确定度为±0.5%，孔隙率的不确定度为±1%，比表面积的不确定度为±3%，颗粒直径的不确定度为±3%，液氮质量流率
图 2-2 实验流程图Fig.2-2 Experimental flow chart2.3 有内热源的情况下液氮在煤多孔介质中的传热传质特性(Heat and Mass Transfer Characteristics of Liquid Nitrogen in CoalPorous Media with Internal Heat Source)图 2-3 为底部和中部各点的温度变化曲线，其中注氮速率为 0.0085kg/s，注氮时间为 9min。在注氮前，由于内热源的作用，点 104 处的温度明显比其他点的温度要高。实验中注氮位置在 101 点垂直正上方，我们可以通过分析底部和中部各点的温度变化情况来探索液氮在煤多孔介质中的传热传质特性。2.3.1 煤层底部各点温度变化点 101，102，103，104 和 105 如图 2-1(a)，位于煤层底部。图 2-3(a)显示了测量点和注氮口的垂直距离对于液氮在煤层底部的降温效果有显著的影响。当液氮被注入煤多孔介质时，各点的温度均显著下降，并且在停止注氮一段时间后达到其温度的最低点，然后再缓慢上升直到上升到一个定值。从图中可看出，除 104
煤导热系数的反问题求解. Inverse Problem of Thermal Conductivity of Coal.1 概述 （Introduction）要想实现液氮在煤多孔介质内热质传递过程的数值预测，煤导热系数对预测度至关重要。本章通过构造一个特殊情形一维非稳态热传导反问题并尝试求得精确解，将数值解与精确解进行比较，去探讨计算误差规律这一难题，以便得一些定性的基本认识与概念。.2 正问题：一维非稳态热传导求解温度分布（ForwardProblem:ne Dimensional Unsteady Heat Conduction for Temperatureistribution）.2.1 模型描述
本文编号：3346885
【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】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热电偶布置图(a)底部(b)中部Fig.2-1Thermocouplelayout(a)atthebottom(b)atthemiddle其中，固体和流体温度的测量的不确定度为±0.5%，孔隙率的不确定度为±1%，比表面积的不确定度为±3%，颗粒直径的不确定度为±3%，液氮质量流率
图 2-2 实验流程图Fig.2-2 Experimental flow chart2.3 有内热源的情况下液氮在煤多孔介质中的传热传质特性(Heat and Mass Transfer Characteristics of Liquid Nitrogen in CoalPorous Media with Internal Heat Source)图 2-3 为底部和中部各点的温度变化曲线，其中注氮速率为 0.0085kg/s，注氮时间为 9min。在注氮前，由于内热源的作用，点 104 处的温度明显比其他点的温度要高。实验中注氮位置在 101 点垂直正上方，我们可以通过分析底部和中部各点的温度变化情况来探索液氮在煤多孔介质中的传热传质特性。2.3.1 煤层底部各点温度变化点 101，102，103，104 和 105 如图 2-1(a)，位于煤层底部。图 2-3(a)显示了测量点和注氮口的垂直距离对于液氮在煤层底部的降温效果有显著的影响。当液氮被注入煤多孔介质时，各点的温度均显著下降，并且在停止注氮一段时间后达到其温度的最低点，然后再缓慢上升直到上升到一个定值。从图中可看出，除 104
煤导热系数的反问题求解. Inverse Problem of Thermal Conductivity of Coal.1 概述 （Introduction）要想实现液氮在煤多孔介质内热质传递过程的数值预测，煤导热系数对预测度至关重要。本章通过构造一个特殊情形一维非稳态热传导反问题并尝试求得精确解，将数值解与精确解进行比较，去探讨计算误差规律这一难题，以便得一些定性的基本认识与概念。.2 正问题：一维非稳态热传导求解温度分布（ForwardProblem:ne Dimensional Unsteady Heat Conduction for Temperatureistribution）.2.1 模型描述
本文编号：3346885
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