發(fā)布時間：2022-10-18 19:52

　　煤礦日常生產(chǎn)過程中,井口防凍是煤礦冬季安全生產(chǎn)的一個重要保證,井口結(jié)冰會影響礦井生產(chǎn)設備的正常運行,嚴重的甚至會造成重大事故。傳統(tǒng)井口防凍換熱裝置,是通過高溫蒸汽或熱水加熱空氣,再由風機將熱空氣送入井下,即高溫蒸汽或熱水與空氣之間進行熱量交換的加熱模式。當系統(tǒng)某運行環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時,停留在換熱器中的熱水無法及時排出,若遇極端天氣,極易結(jié)冰,導致散熱器的銅管凍裂,因換熱器內(nèi)部存留水結(jié)冰而發(fā)生換熱器管路崩裂引發(fā)的安全事故每年都會發(fā)生。因此,如何改變現(xiàn)有技術中,礦井井口防凍換熱器內(nèi)部存留水因結(jié)冰造成散熱器損壞的現(xiàn)狀,是本領域技術人員亟待解決的問題。本文設計并制造了一種新型相變式重力熱管換熱器,該換熱器通過內(nèi)部制冷劑的相變傳熱來吸收熱水熱能,加熱送風井新風,使加熱后的新風滿足冬季井筒防凍需求。通過熱管真空度控制,當?shù)蜏匮h(huán)熱水溫度低于觸發(fā)防凍能力設定溫度時,制冷介質(zhì)停止蒸發(fā)并停留在蒸發(fā)段,無法上升至冷凝段,設備換熱停止;冷凝段雖被冷空氣沖刷,但由于熱管內(nèi)部為空管狀態(tài),因此不會因內(nèi)部滯留液體結(jié)凍而導致管殼崩裂,有效延長設備使用壽命。通過12個周期的實驗運行與數(shù)據(jù)分析,確定了熱管換熱器的最佳制冷劑為... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 井筒防凍研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究內(nèi)容與技術路線
        1.3.1 課題研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
第2章 相變式重力熱管換熱器
    2.1 換熱器
        2.1.1 換熱器簡介
        2.1.2 換熱器分類
        2.1.3 熱回收設備在礦井應用中的優(yōu)劣勢對比
    2.2 熱管式換熱器
        2.2.1 熱管原理
        2.2.2 熱管結(jié)構(gòu)
        2.2.3 熱管換熱器類型
        2.2.4 熱管的工作極限
        2.2.5 熱管理論
        2.2.6 熱管應用于礦井新風加熱的優(yōu)勢
    2.3 防凍型重力熱管換熱器加熱井筒新風工作原理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 熱管結(jié)構(gòu)設計與分析
    3.1 結(jié)構(gòu)設計參照的典型案例
    3.2 熱管結(jié)構(gòu)設計
        3.2.1 工質(zhì)與管材選擇
        3.2.2 熱管排列方式與放置形式
        3.2.3 熱管換熱器長度比
        3.2.5 管徑與擴展表面選擇
        3.2.6 熱管根數(shù)與排列方式
    3.3 熱管結(jié)構(gòu)分析
        3.3.1 熱管的熱阻
        3.3.2 傳熱系數(shù)
        3.3.3 翅化效率和翅化比
        3.3.4 氣體繞流翅片管時的放熱系數(shù)和阻力
        3.3.5 流體繞流光管管束時的放熱系數(shù)和阻力
        3.3.6 熱管的工作溫度
        3.3.7 傳熱平均溫差
    3.4 本章小結(jié)
第4章 熱管實驗臺設計與安裝
    4.1 實驗臺功能介紹
    4.2 熱管換熱器
    4.3 熱管制冷劑快充閥門設計
    4.4 傳熱介質(zhì)填充裝置設計
    4.5 實驗臺輔助設備選型
        4.5.1 實驗臺系統(tǒng)圖
        4.5.2 相關設備選型
        4.5.3 數(shù)據(jù)采集裝置與控制裝置
    4.6 本章小結(jié)
第5章 實驗運行與結(jié)果分析
    5.1 實驗臺運行過程
    5.2 實驗結(jié)果分析
        5.2.1 熱管啟動溫度與工作溫度
        5.2.2 氣體繞流翅片管時的放熱系數(shù)和阻力
        5.2.3 流體繞流光管管束時的放熱系數(shù)和阻力
        5.2.4 傳熱系數(shù)
        5.2.5 真空度對熱管工作溫度的影響
    5.3 本章小結(jié)
第6章 熱管換熱器在邢臺礦的工業(yè)性實驗
    6.1 設備測驗運行背景
    6.2 工業(yè)性實驗內(nèi)容
    6.3 工業(yè)性實驗安裝
    6.4 設備運行數(shù)據(jù)
    6.5 工業(yè)性實驗結(jié)論
第7章 主要結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻
作者簡介
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文和研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]礦井回風余熱回收用熱管換熱器的優(yōu)化設計[J]. 鮑玲玲,李亞楠.  煤礦機電. 2018(01)
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[5]礦井余熱利用技術研究現(xiàn)狀及展望[J]. 韓磊,裴婷.  應用能源技術. 2013(05)
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[7]冬季礦井入風預熱方案比較和選擇[J]. 連海瑛.  現(xiàn)代礦業(yè). 2012(08)
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[9]淺談礦井井筒防凍設計[J]. 金廣家.  煤礦現(xiàn)代化. 2011(02)
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博士論文
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[3]多功能變工況熱泵系統(tǒng)分析及其在梧桐莊礦的應用研究[D]. 劉存玉.中國礦業(yè)大學（北京） 2013

碩士論文
[1]動力型熱管內(nèi)R134a流動凝結(jié)特性實驗研究與數(shù)值模擬[D]. 邵杰.青島大學 2017
[2]單線內(nèi)螺紋重力熱管強化換熱實驗研究[D]. 杜斌.青島理工大學 2016
[3]重力熱管換熱器傳熱分析與數(shù)值模擬[D]. 程冉冉.江蘇科技大學 2016
[4]污泥過熱蒸汽聯(lián)合干燥及熱管余熱利用設備研究[D]. 曹偉.南昌航空大學 2015
[5]工業(yè)鍋爐（窯爐）節(jié)能工藝技術研究與應用[D]. 劉雨洋.合肥工業(yè)大學 2015
[6]限電背景下光伏發(fā)電項目投資策略研究[D]. 楊智奇.上海交通大學 2014
[7]低溫工業(yè)廢水余熱提取技術研究[D]. 張傳龍.天津大學 2014
[8]螺紋槽重力熱管傳熱性能實驗研究[D]. 杜猛.青島理工大學 2014
[9]礦井總回風熱能回收綜合利用研究[D]. 孫冠男.遼寧工程技術大學 2012
[10]高水分遠程惰氣發(fā)生器的換熱研究[D]. 周麗萍.湖南科技大學 2009



本文編號：3692948