隨著礦井采深的增加和機(jī)械化程度的提高，井下熱害問(wèn)題也隨之加重，并危及煤礦安全開(kāi)采。礦井降溫已成為采礦行業(yè)的重點(diǎn)研究課題之一。論文在分析現(xiàn)有礦井降溫技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的用于掘進(jìn)工作面的局部降溫方法：渦流管制冷降溫技術(shù)。渦流管是一種可以把壓縮氣體分離成冷熱兩股氣流的裝置，其中冷氣流可用來(lái)降溫。由于它所使用的氣源為壓縮空氣，不會(huì)對(duì)礦內(nèi)環(huán)境造成污染。但是目前對(duì)渦流管的應(yīng)用研究極少涉及礦井降溫，相關(guān)文獻(xiàn)也鮮見(jiàn)報(bào)道。論文以渦流管制冷為研究對(duì)象，在進(jìn)行理論分析和總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了不同結(jié)構(gòu)的渦流管并建立了渦流管性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。研究了不同幾何結(jié)構(gòu)對(duì)其冷熱分離性能的影響，并繪制了性能曲線，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)得出了渦流管各部件之間最佳的幾何結(jié)構(gòu)比例關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出：在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，六流道渦流管的制冷性能最優(yōu)，渦流管長(zhǎng)徑比在L=20⁴0D的范圍內(nèi)可取得最佳制冷效應(yīng)，冷流率在35%時(shí)渦流管的制冷效果最佳，進(jìn)氣壓力為0.60MPa時(shí)渦流管的制冷效果最好。論文根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和礦井掘進(jìn)工作面需冷量的要求，設(shè)計(jì)了用于降低掘進(jìn)工作面溫度的大型渦流管。這種大渦流管在進(jìn)氣壓力為0.6... 

【文章來(lái)源】：湖南科技大學(xué)湖南省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

渦流管結(jié)構(gòu)與工作原理圖

噴嘴個(gè)數(shù)可是一個(gè)，也可是多個(gè)。從加工方面考慮，渦流室截面采用圓形較好，從制冷效率方面來(lái)考慮，首選阿基米德螺線形。Takahama、Paruleka和Metenin在研究中發(fā)現(xiàn)噴嘴截面為矩形的切向進(jìn)氣式渦流管制冷效果最好。圖2.1是不同導(dǎo)流道數(shù)（N=2,3,4,5,6）的噴嘴剖面圖。圖 2.1 不同導(dǎo)流道數(shù)（N=2,3,4,5,6,）的噴嘴Fig.2.1 Different number(N = 2,3,4,5,6) nozzles2.4.2 渦流室（分離室）渦流室是從噴嘴平面到與熱端管相接處的一段長(zhǎng)度，它可以使高速旋轉(zhuǎn)的氣流停滯下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)氣體的冷熱分離。根據(jù)專利提供的數(shù)據(jù)，噴嘴面積和渦流室面積的比值為DAA24 —（2.7）式中，D—渦流室直徑；當(dāng) 為 1.0~5.0， =0.40~0.65 時(shí)，—A 的取值范圍為 0.08~0.12；當(dāng) 為 5.0~10.0， =0.35~0.60 時(shí)，—A 的取值范圍為 0.06~0.08。還可以用半經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)求： 10.327 —A

圖 2.2 渦流室結(jié)構(gòu)圖Fig.2.2 Structure of eddy current room的確定的取值范圍為 L=20~40D，當(dāng)渦流管有阻渦器時(shí)，L 的長(zhǎng)其能量分離效應(yīng)越好，但是太長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，如動(dòng)止現(xiàn)象等，同時(shí)管道過(guò)長(zhǎng)也會(huì)使加工困難。當(dāng)分離室不應(yīng)太長(zhǎng)，可采用漸擴(kuò)式錐管來(lái)縮短分離室長(zhǎng)度。徑設(shè)計(jì)將冷氣流引出渦流管，分為圓柱形和圓錐形兩種。為了更高的分離效率，可接入長(zhǎng)度為 2~3D 且錐角在 15°以一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，是決定其性能好壞的重要因素之

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]高溫礦井降溫技術(shù)研究及其經(jīng)濟(jì)性分析[D]. 馮小凱.西安科技大學(xué) 2009
[2]渦流管制冷特性的實(shí)驗(yàn)研究和能量分離機(jī)理[D]. 原如冰.重慶大學(xué) 2008
[3]渦流板內(nèi)部場(chǎng)三維數(shù)值模擬研究[D]. 高超.哈爾濱工程大學(xué) 2007
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