热—电—乙二醇低温制冷系统热动力学分析研究

论文摘要

理想的开采环境一直是矿井深部开采急需解决的问题。尽管矿井降温技术在我国有近40年的历史，但人们一直在追求可靠、经济、实用的降温系统。随着矿井开采深度的加深，具体条件决定了必须采用水以外的冷媒。本文主要分析以乙二醇溶液作为冷媒的降温系统的降温效果与系统的稳定性，并对其优越性进行评述。本文主要特点如下：1．采用ORIGIN6.0软件拟合出乙二醇溶液在不同温度和体积分数下的密度、比热以及动力粘度等物性参数的近似计算公式。2．运用VB程序编辑器编译出一个乙二醇低温制冷系统热动力学分析软件，主要用于分析冷媒系统的稳定性、沿程温升、沿程阻力损失、确定保温层的经济厚度、计算结果的动态显示以及计算结果的直观输出等。3．在对乙二醇溶液降温系统进行热动力学计算时，首先对流体管路系统进行网格划分，网格划分采用默认方式进行，其控制方程的离散方法采用有限差分法。其次对冷媒系统的外部温度边界条件进行线性离散，提高了模拟计算的准确性。4．采用Tecplot软件对输出结果直接进行后处理，让结果图形化，便于理解。本文为了检验开发的程序的准确性，提取系统中的一段管路采用Fluent软件进行流动和传热过程的模拟，用UDFs文件对流体物性进行定义，通过Fluent软件的模拟计算，将结果与文中开发的程序的计算结果进行对比分析。结果表明，开发的程序计算结果比较准确。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景
• 1.2 论文研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状和水平
• 1.4 论文研究内容及组织结构
• 1.4.1 本文研究的主要内容
• 1.4.2 本文的组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 数学模型的建立
• 2.1 物理问题的描述
• 2.1.1 降温系统的描述
• 2.1.2 气象资料
• 2.1.3 矿井总的冷负荷
• 2.2 数学模型
• 2.2.1 流体流动基本守恒方程
• 2.2.2 模型的假设和简化
• 2.2.3 简化模型的数值分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 乙二醇溶液动力粘度、导热率、密度和比热的拟合
• 3.1 拟合的原因和方法
• 3.1.1 拟合的原因
• 3.1.2 拟合的方法
• 3.1.3 拟合的手段
• 3.2 Origin6.0软件简介
• 3.3 乙二醇溶液国际公用数据
• 3.4 各体积分数下溶液的最低温度及相应的物性的确定
• 3.4.1 各体积分数下溶液的最低温度和该温度下的物性
• 3.4.2 乙二醇溶液动力粘度的拟合及拟合函数
• 3.4.3 乙二醇溶液密度的拟合及拟合函数
• 3.4.4 乙二醇溶液比热的拟合及拟合函数
• 3.5 本章小结
• 第四章 VB对热-电-乙二醇低温制冷系统热动力学分析程序的实现
• 4.1 程序的流程以及功能的介绍
• 4.1.1 程序流程图
• 4.1.2 程序各个模块的功能和内核计算的简要说明
• 4.2 计算说明以及相关功能的实现
• 4.2.1 沿程的冷量损失与温升计算
• 4.2.2 沿程阻力的计算
• 4.2.3 编程部分源代码以及相关说明
• 4.3 四矿降温系统的乙二醇热动力学分析软件模拟
• 第五章 FLUENT软件对系统的模拟以及和本文模拟结果的对比
• 5.1 商用 CFD软件的简介
• 5.1.1 FLUENT软件的主要应用范围
• 5.1.2 商用CFD软件的主要功能
• 5.2 系统模型的建立
• 5.3 FLUENT软件计算分析
• 5.3.1 文件的读取
• 5.3.2 编译UDFs文件以及文件的加载
• 5.3.3 模型的定义
• 5.3.4 边界条件的设置
• 5.3.5 跌代求解以及结果的输出
• 5.3.6 TECPLOT软件的介绍以及 FLUENT软件输出的结果的后处理
• 5.4 Fluent模拟结果与本文的计算结果的分析对比
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文总结与主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录