井下空气源热泵降温方法与数值模拟研究
目前,我国深井开采的数量逐渐增多,井下的高温热害问题也日渐凸显。针对矿井热害治理,本文采用理论计算和数值模拟的方法,结合空气源热泵的降温原理和井下的环境条件,构建了一套井下空气源热泵降温系统,并对系统降温前后巷道的风温变化规律及系统的降温效果进行了研究。
运用围岩传热学的相关理论,分析了巷道不同时期围岩与风流的换热系数,根据热平衡理论,得到了风流在围岩放热影响下的温度曲线。根据空气源热泵降温系统在巷道中的布置和空气源热泵的降温特性,分析并推导出系统降温后巷道风温的变化公式。
根据降温后巷道风温公式,分析了不同的空气源热泵制冷量、巷道入口风速和围岩壁面温度影响下风温的变化规律,得到了三种因素对系统降温距离的影响:空气源热泵制冷量越大,巷道入口风速和围岩壁面温度越低时,系统的降温距离越长;三者对降温距离的影响程度大小依次为:空气源热泵制冷量>围岩壁面温度>巷道入口风速;当空气源热泵的制冷量为54 640W,围岩壁面温度为30℃,巷道入口风速为1.42m/s时,系统对巷道风温的降温距离可达212.48m。通过Fluent数值模拟软件,建立系统 ...