利用水力通風(fēng)換熱機將礦山生產(chǎn)用水的重力勢能轉(zhuǎn)換為風(fēng)流的動能;由于礦山生產(chǎn)用水的溫度較風(fēng)流低,從而通過氣—液之間的對流換熱將風(fēng)流的熱能轉(zhuǎn)換至礦山生產(chǎn)用水中,以此降低了風(fēng)流的溫度;再將機器所產(chǎn)生的冷風(fēng)壓入至井下掘進(jìn)巷道內(nèi),從而對掘進(jìn)巷道產(chǎn)生了一個通風(fēng)降溫的作用。研究表明:(1)利用礦山生產(chǎn)用水在水力通風(fēng)換熱機的作用下與礦井熱空氣對流換熱,運用MATLAB軟件對水力通風(fēng)換熱機風(fēng)流降溫效果進(jìn)行數(shù)值研究,結(jié)果表明,風(fēng)流降溫效果良好。(2)水力通風(fēng)換熱機出風(fēng)溫度影響的重要度排序為礦山生產(chǎn)用水初始溫度生產(chǎn)水水頭進(jìn)風(fēng)溫度。且礦山生產(chǎn)用水水頭與換熱機出風(fēng)溫度呈負(fù)相關(guān),礦山開采深度越大,則礦山生產(chǎn)水水頭越大,出風(fēng)溫度越低。(3)利用FLUENT軟件對掘進(jìn)巷道的風(fēng)流流場進(jìn)行數(shù)值模擬,能全面地描述掘進(jìn)工作面壓入式通風(fēng)時風(fēng)流溫度、速度流場的分布規(guī)律。風(fēng)流從風(fēng)筒出口射出之后,在起始段內(nèi)擴張速率很快。隨后射流體軸心便開始轉(zhuǎn)向掘進(jìn)巷道壁面,形成附壁射流,射流擴張速率減弱�？偟膩碚f,掘進(jìn)工作面附近風(fēng)速升高的區(qū)域其風(fēng)溫降低,風(fēng)流結(jié)構(gòu)復(fù)雜的渦流區(qū)域溫度較高,風(fēng)速也較小,且變化波動大;風(fēng)速是影響巷道溫度分布的主要因素。(4)單因素分析法得出,礦山生產(chǎn)用水水頭與巷道掘進(jìn)工作面附近風(fēng)速呈正相關(guān)關(guān)系,與掘進(jìn)工作面溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此,理論上說,礦山開采深度越大,其生產(chǎn)用水水頭越大,水力通風(fēng)換熱機對掘進(jìn)巷道通風(fēng)降溫的效果就越好,這對于我國礦山正往深部開采方向發(fā)展的趨勢尤為適用。(5)正交分析法得出,影響掘進(jìn)工作面溫度的因素重要度排序為礦山生產(chǎn)用水初始溫度生產(chǎn)水水頭換熱室進(jìn)風(fēng)溫度巷道壁面溫度。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD727.2
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 礦井降溫方面
        1.2.2 掘進(jìn)巷道通風(fēng)降溫研究手段方面
        1.2.3 存在的問題
    1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
第二章 相關(guān)理論基礎(chǔ)
    2.1 礦山生產(chǎn)用水概述
    2.2 掘進(jìn)巷道通風(fēng)方法
        2.2.1 壓入式通風(fēng)
        2.2.2 抽出式通風(fēng)
        2.2.3 混合式通風(fēng)
    2.3 高溫礦井降溫技術(shù)
        2.3.1 非人工制冷降溫技術(shù)
        2.3.2 人工制冷降溫技術(shù)
    2.4 通風(fēng)過程中風(fēng)筒的選擇
    2.5 計算流體動力學(xué)概述
        2.5.1 CFD的基本思想
        2.5.2 CFD的應(yīng)用領(lǐng)域
        2.5.3 風(fēng)流的控制基本方程
        2.5.4 湍流模型
第三章 礦山生產(chǎn)用水—氣流對流換熱模型研究
    3.1 水力通風(fēng)換熱機基本結(jié)構(gòu)和工作原理
    3.2 扇風(fēng)機風(fēng)量計算
    3.3 水力通風(fēng)換熱機出風(fēng)溫度數(shù)值模擬
        3.3.1 對流換熱數(shù)學(xué)模型
        3.3.2 單次換熱過程主要參數(shù)確定
        3.3.3 換熱效果模擬計算
    3.4 不同因素對換熱機風(fēng)流升溫效果影響的數(shù)值研究
    3.5 本章小節(jié)
第四章 掘進(jìn)面通風(fēng)降溫數(shù)值模擬研究
    4.1 掘進(jìn)巷道風(fēng)流流場數(shù)值模擬
        4.1.1 掘進(jìn)巷道通風(fēng)模擬前溫度實測
        4.1.2 建立掘進(jìn)巷道通風(fēng)物理模型
        4.1.3 對掘進(jìn)巷道計算區(qū)域劃分
        4.1.4 數(shù)值模擬邊界條件及相關(guān)參數(shù)的設(shè)定
        4.1.5 掘進(jìn)巷道物理模型的迭代運算
    4.2 掘進(jìn)巷道風(fēng)流流場數(shù)值模擬結(jié)果討論
        4.2.1 掘進(jìn)工作面風(fēng)速流場分析
        4.2.2 掘進(jìn)巷道風(fēng)流溫度流場分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 強化掘進(jìn)巷道通風(fēng)降溫效果影響因素的數(shù)值研究
    5.1 單因素實驗
    5.2 正交實驗
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文主要結(jié)論
    6.2 論文主要創(chuàng)新點
    6.3 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2856530