隨著金屬礦山開采深度的不斷增加,井下熱害問題愈發(fā)嚴(yán)重,已經(jīng)成為制約金屬礦山深井開采的關(guān)鍵問題。由于體積龐大、負(fù)荷多變,礦山制冷通風(fēng)系統(tǒng)往往伴隨著高投資和高功耗,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,需要對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。常見的是以熵產(chǎn)數(shù)、（?）損失、（火積）耗散等準(zhǔn)則數(shù)為基礎(chǔ)的熱力系統(tǒng)優(yōu)化方法,這些方法以減小系統(tǒng)不可逆性為目標(biāo),但系統(tǒng)不可逆性最小時(shí)往往與實(shí)際優(yōu)化目標(biāo)并不一致。另一方面,傳統(tǒng)的系統(tǒng)建模方法忽視了系統(tǒng)的整體約束關(guān)系,割裂了系統(tǒng)的整體特性,求解過程復(fù)雜。本文首先基于國內(nèi)某金屬礦山的調(diào)研數(shù)據(jù)建立了深部采場工作面物理模型和傳熱傳質(zhì)模型,對深部礦山工作面熱濕負(fù)荷及制冷負(fù)荷進(jìn)行了熱力計(jì)算。在此基礎(chǔ)上,提出了一種變工況采場通風(fēng)冷卻模式,利用遺傳算法計(jì)算最佳送風(fēng)參數(shù)為26℃、80.8%RH、27.70kg/s。利用CFD軟件對三種不同通風(fēng)模式的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示,變工況通風(fēng)冷卻模式冷卻效果好、冷量浪費(fèi)少,設(shè)計(jì)時(shí)可優(yōu)先考慮。然后,根據(jù)工程實(shí)際對深部礦山制冷通風(fēng)系統(tǒng)流程進(jìn)行了設(shè)計(jì),確定了系統(tǒng)負(fù)荷及邊界條件。通過相應(yīng)的假設(shè)或簡化建立了深部礦山制冷通風(fēng)系統(tǒng)的物理模型。通過分析物理模型中的傳... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２冰制冷技術(shù)示意圖??２??

?第１章緒論???基于這些問題，有學(xué)者ｍ提出了如圖１．３所示的以礦井水為冷源的水源熱泵??制冷技術(shù)。制冷機(jī)組從礦井涌水中提取冷量并通過各級冷站產(chǎn)生低參數(shù)空氣，高??溫回水泵送到地面以供使用。該方法功耗低，投資少，運(yùn)行成本低，可以實(shí)現(xiàn)能??源回收利用。現(xiàn)階段水源熱泵系統(tǒng)也存在一定的問題，主要包括設(shè)備散熱困難、??水量要求較大等。?????１生活生產(chǎn)用水??熱水水倉?一？￣？制冷機(jī)沮??？???ｙ??ｒ￣ｒ?地靣??，１?Ｔｔ??井下水倉?換熱器??井下水?（Ｓ）????冷空氣??ｔ＿Ｌ——Ｊ熱空氣??？■■■■＿?丨?冷站??工作面??圖１．３水源熱泵制冷技術(shù)示意圖??礦山制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于實(shí)際情況進(jìn)行的，以最大程度改善工作面熱環(huán)境，??降低投資和運(yùn)營成本。ＮｉＵｌ１４］等以高溫礦井為研宄對象，集成了水源熱泵和中央??空調(diào)技術(shù)，設(shè)計(jì)了礦井冷卻與熱能利用綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備投資和運(yùn)營成本的??大幅降低以及能源的循環(huán)利用。Ｇｕ〇ｌ１５ｌ提出了一種地?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)，以解決普通制??冷系統(tǒng)能量密集且效率低下的問題。以上研宄工作為本課題熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了??參考。??１．３基于不可逆性準(zhǔn)則函數(shù)的熱力學(xué)優(yōu)化方法??在實(shí)際的熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行過程中，需優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，??以提升系統(tǒng)性能，滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程的實(shí)際需求。眾多研宄者提出了以熵產(chǎn)、??煙損失、（火積）耗散等準(zhǔn)則函數(shù)為代表的熱力系統(tǒng)優(yōu)化方法。??為了分析和優(yōu)化熱力系統(tǒng)，Ｂｅｊａｎ［１６“８ｌ推導(dǎo)了由于不可逆性導(dǎo)致的熵產(chǎn)的表??達(dá)式，以系統(tǒng)熵產(chǎn)最小作為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化了布雷頓循環(huán)。以熵產(chǎn)最小作為優(yōu)化??目標(biāo)的

??第２章深部礦山熱環(huán)境分析及通風(fēng)模式設(shè)計(jì)??隨著金屬礦山開采深度的逐漸增加，熱濕負(fù)荷升高，通風(fēng)不暢，井下熱害問??題愈發(fā)嚴(yán)重。為解決熱害問題，需要結(jié)合實(shí)際情況，構(gòu)建深部礦山物理模型，以??分析深部工作面熱環(huán)境，設(shè)計(jì)合理的深井通風(fēng)模式。??２．１深部礦山通風(fēng)模型構(gòu)建??為設(shè)計(jì)一套合理且高效的深部礦山制冷通風(fēng)系統(tǒng)，需要根據(jù)礦山實(shí)際生產(chǎn)及??通風(fēng)情況設(shè)計(jì)送風(fēng)模式、估算制冷系統(tǒng)負(fù)荷。首先需根據(jù)礦山實(shí)際情況，構(gòu)建深??部礦山通風(fēng)模型，分析深部礦山熱環(huán)境。常見的礦山開采與通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖２．１??所示。在礦山開采中，以每１００ｍ左右采深為一個(gè)中段，包括一個(gè)中段巷及３￣４??個(gè)分段巷，每個(gè)巷道中設(shè)置多個(gè)采場進(jìn)行礦石開采，并統(tǒng)一匯集到中段巷中提升??到地面。新鮮風(fēng)流在風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓作用下由地面經(jīng)過通風(fēng)井送到各分段巷及中??段巷，再由各采場入口的局部風(fēng)機(jī)送到工作面。根據(jù)某金屬礦山的實(shí)際調(diào)研情況，??為提髙開采效率和通風(fēng)效果，礦井同時(shí)開采的中段不超過２個(gè)，每個(gè)分段巷正在??工作的采場數(shù)量不超過３個(gè)。一般巷道設(shè)計(jì)參數(shù)為４．３ｍ（巷道寬度）ｘ３．５ｍ?（總垂??高），頂部橢圓高度為巷道寬度的１／４。??地面?通巧井?斜＾道???中段?ｒ?ｗｌ?．－－一…，…一－??－－；??、丨?ｉｉ?１?丨??回風(fēng)４?三／．?．＇ｉｉｆ?｜?｜?丨?ｆ??＾?ｉ?｜?＿?＾７?一?Ｌ?回風(fēng)井??｜?二?分段巷??Ｍ?＾?１?ｎ?一丄ｉ?ｉ中段巷??圖２．１深部礦山開采與通風(fēng)系統(tǒng)模型??基于對某金屬礦山的實(shí)際調(diào)研結(jié)果，為簡化計(jì)算流程，本文取一個(gè)分段巷為??研宄目標(biāo)，建立了深部礦山工作面物理模型，如圖２．２所示，模型假設(shè)如下：斜??

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3608602