煤炭工作面巷道的热害分析及温度场模拟

论文摘要

本文基于煤矿深井高温产生的现状,结合实际的勘查和测定,来分析煤炭矿井工作面巷道热害的主要热量来源,并研究各个热源放热量的具体计算方法。为了更直观的掌握巷道温度的分布状况,运用计算机软件来模拟温度场的变化。本文运用CFD软件对工作面巷道的温度场进行模拟,通过数值模拟的理论基础,模拟出了巷道通风风流流场和温度场的分布特性,通过研究其相应的温度分布规律,与井下实测的结果进行对比,验证数学模型和计算程序的合理性。在巷道中构建了加入人体模型的思想,针对煤炭巷道中人体周围的温度分布进行模拟。采用人体热舒适性的评价指标,通过对模拟出来的巷道风流在人体周围的温度分布,来评价井下人员所处的环境热舒适程度。研究在通风降温具有其局限性的条件下,运用制冷空调降温的方法来达到治理矿井热害的目的。分析各类矿井空调系统以及它们的优缺点和使用范围,通过计算的方法得出矿井工作面的需冷量。提出了巷道降温分界区域的概念,即通过模拟结果来得出具体所应该采取降温的区域。这样可以避免大量的资源和能量浪费。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 矿井热害产生的原因
• 1.2 高温矿井的危害
• 1.2.1 高温矿井对人体的危害
• 1.2.2 高温矿井对生产效率的影响
• 1.3 国外矿井降温研究现状和发展过程
• 1.4 国内矿井降温研究现状和发展过程
• 1.5 课题介绍
• 1.5.1 课题的意义
• 1.5.2 课题的研究内容
• 2 矿井热源分析
• 2.1 围岩放热
• 2.2 矿井水放热
• 2.3 空气的自压缩温升
• 2.4 矿用机电设备运转放热
• 2.5 氧化放热
• 3 数值模拟的理论基础与软件
• 3.1 基本控制方程
• 3.2 CFD 介绍
• 3.3 CFD 的求解过程
• 4 巷道温度场模拟
• 4.1 巷道温度场模型
• 4.1.1 巷道几何模型
• 4.1.2 巷道数学模型
• 4.1.3 网格划分
• 4.1.4 边界条件
• 4.2 数值模拟结果
• 4.2.1 巷道温度流场分布
• 4.2.2 巷道内人体周围温度流场
• 4.2.3 巷道内人体周围湿度流场
• 4.2.4 评价热环境的指标分析
• 4.2.5 风流风速对温度分布的影响
• 5 高温矿井的空调降温
• 5.1 通风降温的局限性
• 5.2 矿井空气调节系统介绍
• 5.2.1 制冷机组安设在地面的矿井空调系统
• 5.2.2 制冷机组安设在井下的矿井空调系统
• 5.2.3 矿井联合空调系统
• 5.2.4 各类矿井空调系统的使用范围
• 5.3 工作面降温需冷量
• 5.4 模拟结果与降温系统分布
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集