礦井通風(fēng)井巷熱交換規(guī)律數(shù)值試驗(yàn)研究.pdf

1、礦井通風(fēng)是保證礦山開采的重要內(nèi)容，通風(fēng)可以調(diào)節(jié)井下氣候，保證井下員工生命安全。在通風(fēng)過程中，風(fēng)流和井下熱源將會不斷發(fā)生熱濕交換，這將導(dǎo)致風(fēng)溫升高。過高的風(fēng)溫是一個(gè)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(fēng)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(xiàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了礦井通風(fēng)井巷熱交換理論，結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，采用FLUENT求解器對熱濕交換過程

2、進(jìn)行數(shù)值模擬，分析試驗(yàn)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(xué)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(fēng)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(jī)理，并結(jié)合傳熱學(xué)、工程熱物理知識闡述了通風(fēng)井巷熱濕交換理論和風(fēng)流流動(dòng)原理，為數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(yàn)開展提供依據(jù)。
　　(3)以溫度和相對濕度為目標(biāo)因子，選定影響熱濕交換過程的10個(gè)因素進(jìn)行正交模擬試驗(yàn)，用方差分析法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析后進(jìn)行影響因子的篩選。試驗(yàn)結(jié)果表明，巷道壁溫、巷道長度、進(jìn)風(fēng)溫度3個(gè)因素對終點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)溫度的因素包含巷道壁溫、長度、進(jìn)風(fēng)溫度、風(fēng)速和進(jìn)風(fēng)濕度;影響巷道終點(diǎn)相對濕度的因素包含壁面濕度、進(jìn)風(fēng)溫度、風(fēng)速、進(jìn)風(fēng)濕度以及巷道壁面溫度。分別以溫度和相對濕度為目標(biāo)因子進(jìn)行各因子的單因素模擬試驗(yàn)，并分別設(shè)置兩組對照試驗(yàn)。分析每組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行，確定單因素?cái)M合公式，討論各因素對目標(biāo)因子的作用機(jī)理。
　　(5)分析圍巖傳熱和調(diào)熱圈理論后，以壁溫為目標(biāo)因子，選取調(diào)熱圈半徑、原巖溫度和熱導(dǎo)率三因子進(jìn)行正交試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表

5、明，對壁溫的影響大小依次為原巖溫度、熱導(dǎo)率、調(diào)熱圈半徑。運(yùn)用SPSS軟件對正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(biāo)因子進(jìn)行BBD響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明相關(guān)因子間存在二階交互作用。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到交互因子的響應(yīng)曲面圖、等值線圖以及響應(yīng)面模型。
　　(7)綜合全文所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件擬合得到通風(fēng)熱交換過程的熱力學(xué)模型計(jì)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(shí)例實(shí)測