矿井冰降温系统融冰池融冰特性研究

发布时间：2024-06-30 06:06

　　我国在世界上是产煤最多的国家，也是存在高温热害矿井最多的国家。随着矿井开采深度不断加大，地温也随之升高。根据我国煤田地温观测资料统计，一般地温梯度在2～4℃／100m。矿井热害已经是客观存在的现象，高温环境导致工作效率低、工人健康受损、机电设备使用寿命降低和严重的安全隐患。面对如此多的热害矿井，如果没有完善的装备和成熟的降温技术，煤炭资源的开采就存在很大的困难，最终会影响到整个国民经济的可持续发展。因此，高温矿井降温技术的研究与试验，是当前摆在我们面前的一项重要而迫切的任务。 然而，矿井冰降温系统作为一项矿井空调技术在系统运行管理和控制方面都有比较高的要求，在我国还处于试验应用阶段。我国能够成熟地应用矿井冰降温系统，尚需要开展许多工作。 本文在前人的基础上，运用传热学的基本原理，通过实验和数值模拟得出的主要结论如下： (1)通过实验得出： ①通过冰在水中融解的对流换热系数的实验得出了在自然对流条件和受迫对流条件下冰水间换热系数和对流传热系数准数关联式； ②通过单片冰在质量不同的水中融解实验得出：当片冰的厚度在0.003～0.004m，水的温度是17℃，冰温是-7℃的条件下，冰水质量比与...

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景
    1.2 课题研究的目的和意义
    1.3 国内外矿井冰降温技术研究现状分析
        1.3.1 国外矿井冰降温技术的研究现状
        1.3.2 国内矿井冰降温技术研究现状
    1.4 国内外冰融化的数值模拟和实验的研究现状
        1.4.1 冰融化的数值模拟研究现状
        1.4.2 冰融化的实验研究现状
    1.5 本论文的研究内容和技术路线
        1.5.1 主要研究内容
        1.5.2 论文研究的技术路线
第二章 冰融化的基础理论及片冰融解的数学模型
    2.1 固液相变传热的理论研究
    2.2 对流换热的基本理论
    2.3 静态状态下片冰融解的数学模型
    2.4 动态条件下的片冰融解数学模型
    2.5 本章小结
第三章 片冰融解的实验研究
    3.1 引言
    3.2 冰在水中融解的对流换热系数的实验
    3.3 静态下冰在水中的融解实验
        3.3.1 单片冰在水中的融解实验过程及数据处理
        3.3.2 一定量片冰在水中的融解实验过程及数据处理
    3.4 动态下冰在水中的融解实验
        3.4.1 实验装置设计
        3.4.2 实验方法及实验数据处理
    3.5 实验误差分析
    3.6 本章小结
第四章 片冰融解的数值模拟研究
    4.1 静态状态下片冰融解的数值模拟研究
        4.1.1 静态状态下片冰融解的数学模型的程序算法
        4.1.2 静态状态下片冰融解的程序输出数据及数据处理
    4.2 动态条件下片冰融解的数值模拟分析
        4.2.1 动态状态下片冰融解的数学模型的程序算法
        4.2.2 动态状态下片冰融解的程序输出数据及数据处理
    4.3 本章小结
第五章 实验与数值模拟的结果对比分析及融冰池的设计建议
    5.1 片冰融解的实验结果与数值模拟结果的对比分析
        5.1.1 相同条件下静态下实验结果与数值模拟结果对比分析
        5.1.2 相同条件下动态下实验结果与数值模拟结果对比分析
    5.2 矿井融冰池的设计建议
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读硕士学位期间发表的学术论文
附录 B 片冰融解的语言程序算法



本文编号：3998499