巷道水分蒸发处理及风流温度湿度计算

论文摘要

随着采煤深度的增加,围岩温度越来越高,矿井热害日益突出。因此,围岩散热计算,壁面水分及风流中水分蒸发的处理对预测及控制井下热环境有重要意义。本论文分析研究了壁面水分蒸发、风流中水分蒸发对风流中潜热显热、围岩温度、壁面温度计算产生的影响,提出更合理的水分蒸发处理方法,建立了考虑巷道壁面水分及风流中水分同时蒸发情况下解算围岩温度场、壁面温度、围岩散热量、风流温度湿度的数学模型,并运用有限差分法对其进行了数值模拟求解。解算出考虑巷道壁面水分和考虑风流中水分蒸发情况下围岩温度场、壁面温度、围岩散热量、风流温度湿度的变化及分布规律。分析了出当壁面水分蒸发量占水分蒸发总量不同比例、巷道水分蒸发密度不同、水分在随巷道距离不同位置蒸发情况下风流温度湿度的变化及分布规律。研究表明:水分蒸发量及水分蒸发位置对风流温度湿度的变化及分布规律都有非常大的影响。水分全部由壁面蒸发时比全部从风流中蒸发时的围岩温度低,壁面温度也低,围岩散热量大,风流温度高,风流相对湿度低;通风时间越短和巷道距离越长差别越大。因此将巷道中水分蒸发处理为全部由壁面水分蒸发是不合理的,在预测井下风流热环境时应同时考虑风流中的水分蒸发。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 矿井热害的危害及国内外的规定
• 1.3 国内外高温问题现状及解决矿井高温问题的紧迫性
• 1.4 国内外高温问题研究内容及存在问题
• 1.4.1 国内外高温问题研究内容
• 1.4.2 国内外高温问题研究存在问题
• 1.5 本论文研究内容、方法、步骤及意义
• 1.5.1 本论文研究内容
• 1.5.2 本论文研究方法及步骤
• 1.5.3 本论文研究意义
• 2 矿井风流热湿研究基本理论
• 2.1 矿井主要热源及其散热量计算
• 2.1.1 围岩散热
• 2.1.2 风流自压缩热
• 2.1.3 机电设备散热
• 2.1.4 运输中煤炭及矸石散热
• 2.1.5 矿物及其他有机物氧化散热
• 2.1.6 人员散热
• 2.1.7 热水散热
• 2.2 围岩调热圈温度场
• 2.2.1 围岩调热圈温度场概念
• 2.2.2 围岩调热圈半径的变化
• 2.3 围岩内热传导及壁面与风流间传热传质
• 2.3.1 围岩内热传导
• 2.3.2 壁面与风流间传热传质
• 2.4 风流温度湿度计算方法概述
• 2.4.1 现场实测值统计法
• 2.4.2 模拟巷道法
• 2.4.3 数学分析法
• 2.4.4 数值模拟法
• 2.5 解算区域网格化及微分方程离散化方法
• 2.5.1 解算区域网格化
• 2.5.2 微分方程离散化
• 2.6 本章小结
• 3 巷道水分蒸发处理及数值模拟
• 3.1 巷道水分蒸发处理理论研究
• 3.1.1 风流中潜热量变化分析
• 3.1.2 风流中显热量变化分析
• 3.1.3 围岩散热分析
• 3.1.4 壁面温度计算分析
• 3.2 建立数学模型
• 3.3 有限差分法解算推导
• 3.3.1 解算区域网格划分
• 3.3.2 围岩内部节点温度计算
• 3.3.3 巷道壁面温度计算
• 3.3.4 巷道风流温度湿度计算
• 3.3.5 解算程序
• 3.4 时空步长选取
• 3.4.1 时间步长选取
• 3.4.2 围岩内径向空间步长选取
• 3.4.3 巷道轴向空间步长的选取
• 3.5 本章小结
• 4 风流温度湿度规律分析
• 4.1 巷道水分蒸发假设全部来自壁面或风流时解算结果分析比较
• 4.1.1 围岩温度、壁面温度分布比较
• 4.1.2 壁面散热量变化比较
• 4.1.3 风流温度、湿度分布比较
• 4.1.4 本节小结
• 4.2 水分蒸发密度、比例系数对风流温度湿度的影响
• 4.2.1 风流温度湿度随通风时间变化规律分析
• 4.2.2 风流温度湿度随巷道距离分布规律分析
• 4.2.3 本节小结
• 4.3 水分蒸发位置分布对风流温度湿度的影响
• 4.3.1 风流温度湿度随通风时间变化规律分析
• 4.3.2 风流温度湿度随巷道距离分布规律分析
• 4.3.3 本节小结
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本论文主要结论
• 5.2 进一步展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集