礦井通風井巷熱交換規(guī)律數(shù)值試驗研究.pdf

1、礦井通風是保證礦山開采的重要內(nèi)容，通風可以調(diào)節(jié)井下氣候，保證井下員工生命安全。在通風過程中，風流和井下熱源將會不斷發(fā)生熱濕交換，這將導致風溫升高。過高的風溫是一個不安全因素，危害井下員工身心健康。因此，研究各因素對井下熱環(huán)境的影響大小，探討風流熱濕交換規(guī)律，這對礦山安全生產(chǎn)及控制井下熱環(huán)境具有重要意義。
　　本文在收集和查閱國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了礦井通風井巷熱交換理論，結(jié)合試驗設計方法，采用FLUENT求解器對熱濕交換過程

2、進行數(shù)值模擬，分析試驗數(shù)據(jù)，討論熱濕交換過程中各因素的相互作用，并確定了井下熱環(huán)境的熱力學模型。
　　論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)介紹了國內(nèi)外礦井熱害治理及通風井巷熱濕交換研究的發(fā)展歷程，總結(jié)了礦井熱源及其作用機理，并結(jié)合傳熱學、工程熱物理知識闡述了通風井巷熱濕交換理論和風流流動原理，為數(shù)值模擬實驗提供理論支持。
　　(2)介紹了FLUENT求解器的發(fā)展歷程及其功能，分析了利用FLUENT軟件進行模擬所依

3、據(jù)的控制方程并分別討論其作用原理，指出FLUENT模擬過程的邊界條件和初始條件的類型，為試驗開展提供依據(jù)。
　　(3)以溫度和相對濕度為目標因子，選定影響熱濕交換過程的10個因素進行正交模擬試驗，用方差分析法對試驗數(shù)據(jù)分析后進行影響因子的篩選。試驗結(jié)果表明，巷道壁溫、巷道長度、進風溫度3個因素對終點溫度影響較大，表現(xiàn)出正相關(guān)，其余各因素影響相對較小;壁面濕度對終點相對濕度影響最為明顯，成正相關(guān)，其他因素影響微小。
　　(4)

4、因子篩選后，影響終點溫度的因素包含巷道壁溫、長度、進風溫度、風速和進風濕度;影響巷道終點相對濕度的因素包含壁面濕度、進風溫度、風速、進風濕度以及巷道壁面溫度。分別以溫度和相對濕度為目標因子進行各因子的單因素模擬試驗，并分別設置兩組對照試驗。分析每組試驗數(shù)據(jù)進行，確定單因素擬合公式，討論各因素對目標因子的作用機理。
　　(5)分析圍巖傳熱和調(diào)熱圈理論后，以壁溫為目標因子，選取調(diào)熱圈半徑、原巖溫度和熱導率三因子進行正交試驗。試驗結(jié)果表

5、明，對壁溫的影響大小依次為原巖溫度、熱導率、調(diào)熱圈半徑。運用SPSS軟件對正交試驗數(shù)據(jù)進行分析，得到壁面溫度的擬合公式。
　　(6)分別以溫度和相對濕度為目標因子進行BBD響應面試驗，試驗結(jié)果表明相關(guān)因子間存在二階交互作用。分析實驗數(shù)據(jù)得到交互因子的響應曲面圖、等值線圖以及響應面模型。
　　(7)綜合全文所有試驗數(shù)據(jù)，運用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件擬合得到通風熱交換過程的熱力學模型計算式，分別為:T=p0+p1Tb+p2LP3+p

6、4Tj+P5 lnV+P6ψj2+P7ψj+P8TbL+P9TbTj+p10TbV十P11Tbψj+p12LTj+P13LV+p14Lψj+p15TjV+p16Tjψj+p17Vψjψ=q0+q1ψb+q2 lnTj+q3 lnV+q4ψj+q5Tb2+q6Tb十q7ψbTj+q8ψbV+q9ψbψj+q10ψbTb+q11TjV+q12Tjψj+q13TjTb+q14Vψj+q15VTb+q16ψjTb
　　(8)以工程實例實測