土壤中水分对地埋管换热器换热特性的影响数值模拟

采用计算流体力学软件对土壤不同含水率、不同渗流速度下垂直U型地埋管换热器换热过程和地埋管群之间的热干扰进行数值模拟,给出了地埋管逐时出水温度,分析了不同含水率、渗流速度下地埋管换热器换热量变化规律及地埋管之间的相互热干扰。     

地源热泵地埋管温度场研究分析

地源热泵研究中的重点问题是地下埋管换热器在土壤中的传热过程,在既有传热模型的基础上,建立了地下埋管换热器管群及周围土壤温度场的数学模型,利用FLUENT软件进行地下埋管换热器管群换热及土壤温度场的模拟,分析总结换热器循环水的进口温度、进口流速、地下渗流等因素对地下埋管换热器换热性能的影响。     

地埋管换热孔效率变化模拟分析

采用ABAQUS有限元软件对特定条件下岩土层热传递进行模拟,并与实测地下热扩散过程进行对比分析,验证模拟的可靠性后,对地埋管地源热泵单孔及群孔进行模拟,分析岩土体传热规律及系统运行中换热功率衰减情况,研究证明地埋管地源热泵系统日运行时间和总运行时间越长,单孔换热效率下降越大;在模拟输入功率条件下,换热孔间距需7 m左右,岩土体才能在整个制冷期保证最低吸热量,即设计值的90%水平。     

矿井乏风余热回收和除尘实验研究

煤矿在开采的过程中会产生数量巨大的低温热源,如果能合理利用,将产生丰厚的经济效益和环境效益。设计了矿井乏风余热回收净化系统,采用多级喷淋对矿井乏风进行显热回收并除尘。实验研究各级喷淋换热效率及除尘效率,并分析其影响因素。实验结果表明:当整体水气质量流量比为0.649 8、单级水气质量流量比为0.324,且环境温度为17℃时,乏风两级喷淋后水温可以升高约3.4℃,喷淋室风侧换热总效率为82.72%;乏风温度越高,各级换热效率越高;乏风湿度越大,各级换热效率和换热总效率增加,但湿度超过70%后效率变化不明显;乏风速度增大,各级换热效率降低;喷淋室入口水温升高,各级换热效率降低;随着风速的升高,除尘效率降低。当风速1 m/s时,喷淋室的平均除尘效率约为55%。     

地源热泵系统地下换热结构体合理间距确定

地源热泵系统依靠地埋管换热孔、抽水回灌井等结构体实现换热、取热、储热,地埋管换热孔间距、抽水回灌井间距对地源热泵系统运行是否真正节能起着非常关键的作用。从研究地埋管周围岩土体温度变化对单孔换热功率的影响着手,分析影响传热、换热的因素,提出一个确定地埋管间距的经验公式;研究抽水回灌井之间水热传递和运移方式,提出一个确定抽水回灌井间距的经验公式,可供工程应用参考。     

风流流速对矿用空冷器换热影响的数值模拟

矿用空冷器的换热效率直接影响矿井降温效果.当矿井风流流过空冷器制冷时,煤尘、岩尘极易附着在肋片上,形成附加热阻,使空冷器换热能力下降.以实际工程为原型,使用FLUENT软件模拟了考虑污垢时不同风流流速流过矿用空冷器的出口平均温度随流速的变化情况.结果表明:矿用空冷器的换热效果随污垢厚度的增加而减弱,污垢对空冷器换热效果的影响随着风流流速的降低而减小.     

煤矿乏风热管换热系统回风风道结构改进研究

钝角过渡风道使得煤矿乏风热管换热系统效率低,为提高换热效率,利用ANSYS Icepak对煤矿乏风热管换热系统回风风道流场进行数值模拟,分析不同风道形状、回风前室布置不同数量导流板对风道流场的影响,并验证了圆弧过渡且加2个导流板的风道效果最佳。结果表明:改进后风道中各热管模块流量分配的最大不均匀率减少了53.5%,综合流量不均幅值降低了59.2%,压力损失降低35.4%,有效提高废热利用率,充分提取回风余热资源,减少资源浪费。     

基于Ansys对矿井余热回收装置的模拟研究

为充分利用矿井乏风余热,采用Ansys软件建立对流换热模型,对煤矿回风井余热回收装置的附加阻力、换热效率、内部流场的变化和影响因素进行了分析研究。结论表明：回风井口的风流速度越大,装置的换热效率越低。     

乳化炸药水相硝铵溶解工艺的研究

乳化炸药水相硝铵溶解工艺是生产线中的主要操作工序之一。目前国内大多数生产厂普遍采用的是夹套式搅拌容器或在内设置蛇管的传热方式溶解硝铵，其设备热效率的利用率仅达到３０％￣４０％。为此，作者研制了一种新颖的体外循环溶解工艺，通过在搅拌容器外的一种高效热交换器的体外循环换热，约可提高换热效率２５％，具有明显的节能效果。     

采煤机摇臂水道结构对换热效果的影响分析

为研究采煤机摇臂冷却水道结构对散热效率的影响,提高采煤机摇臂冷却水道的散热效率,通过Fluent数值计算方法对不同结构冷却水道的温度场、压力场进行数值分析。结果表明:随着流速增加,Nu随之增加,对流换热效率提高;波高会增加流体扰动强化换热效果,同时转角流动死区也会降低换热效果,在h=15 mm换热效率最佳;波间距越小,水道转角数量越多,增大压降,但流道长度增加,流体携带的热量会增加。     

地源热泵发展概况与施工技术

我国经济发展迅速,对能源的需求也越来越大,传统化石能源已不能满足使用要求。地源热泵技术作为一项节能、环保、高效的能源形式已越来越受到重视。地源热泵利用水与地能进行冷热交换作为冷热源。地源热泵施工包括现场踏勘、系统设计、换热器埋设、钻井回填、系统安装等程序。通过优化组合系统各个因素,可使系统达到最好的使用要求。地源热泵系统和太阳能等可再生能源形式联合使用会达到更好的使用效果。     

一种寒区地温能高效换热器的研制

随着近年来地温能开发利用的不断发展,地源热泵系统关键部分的换热器的形式和种类也在增加。与此同时,在寒区地温能开发利用方面,由于传统换热器在结构设计及使用上的一些缺陷,使寒区地源热泵系统很难达到设计工作目标,急需研制一种适应寒区地温能采集的经济、高效的换热器。因此,根据寒区地质条件特点和对换热器的性能要求,研制了一种寒区地温能高效换热器。介绍了该换热器的结构形式、技术参数、安装应用等情况。     

渗流作用下非均匀应力场巷道围岩稳定性分析

将巷道围岩视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用弹塑性理论,分析了非均匀应力场圆形巷道围岩的力学性态,推导出了非均匀应力场下圆形巷道弹塑性的解析解,基于Mo-hr-Coulumb强度准则,得出了渗流作用下巷道围岩的塑性区边界线方程,并通过具体实例,对比分析了当λ=0.5时渗流作用对应力场的径向应力与切向应力在巷道两帮和顶底板的分布情况。研究表明,考虑渗流作用,对应力场的影响作用更为显著。     

浅层地能热泵采集系统关键科技问题与对策

本文阐述了浅层地能的概念、利用原理及其研究目的和意义,重点分析了地能热泵采集系统现存的关键科技问题,包括地能热泵采集系统回灌问题、埋地管与机组耦合作用机制、主要参数对热泵换热效果的影响等.针对地能热泵采集系统的特点和关键问题提出了一些有价值的解决对策与合理建议,对提高浅层地能热泵行业的科技水平、促进浅层地能热泵行业健康发展具有一定意义.     

采煤条件下地表水入渗特征研究

在采空区、采煤沉陷影响区以及影响区边界外,采用试坑渗水试验方法,结合地面水文地质调查和钻孔地下水位简易水文地质观测结果,综合分析了采煤条件下的地表水入渗特征。对比1955年与2011年两个时期的地下水位值及地表水入渗量,可以认为:采空区上方地表岩体破碎,隔水层失去隔水作用,与含水层融为统一含水体;采动影响范围以内,钻孔地下水位下降值最高达到86.30 m,地表水入渗量最高可达到未受采动影响时经验数值的31.61倍;采动影响范围以外,地表水入渗量基本不变,地下水位无明显下降。     

煤矿乏风瓦斯流入特性对填充床内置换热器取热的影响

在实验验证数学模型有效基础上,研究了气体流入特性对煤矿乏风氧化床内置换热器取热的影响,结果表明:填充床内置换热器取热率随床层入口气体质量流速均匀性指数的下降而减小,蜂窝陶瓷的存在导致气体流动单向导通、增大床层物理流速及辐射面积,使床层入口气体质量流速均匀性指数减幅相同时填充床内置换热器取热率减小幅度要比空床换热器大;床层入口气体平均质量流速不变时,内置热器取热率随床层入口气体温度均匀性变差而减小,温度分布不均同时引起流速分布不均,温度分布不均引起的取热率下降幅度要明显大于相同平均质量流速、温度下床层入口气体流速不均引起的取热率下降幅度;对于立式氧化床,各部分气体由于温度不同导致的浮力大小不同以及气体所受浮力由于进风方式不同导致的对流动影响差异,换热器取热率也随之发生变化,随着床层入口气体平均温度逐步升高,进风方式对取热率影响越来越明显。     

取热区蜂窝陶瓷几何特性对换热器取热率的影响

在实验验证数学模型有效性的基础上,数值研究了立式蜂窝陶瓷填充床内取热区蜂窝陶瓷几何特性对填充床内置换热器取热率的影响。热风从取热区下侧的蜂窝陶瓷流出后进入的取热区阻力不匹配,热风会重新分配,一部分进入换热器内置空间,与换热管外壁进行直接的对流换热,另一部分进入取热区蜂窝陶瓷将其加热后与换热管外壁进行辐射换热,取热区蜂窝陶瓷的几何结构影响取热区热风阻力不匹配程度与热风分配,最终影响到换热器取热率。计算结果表明：沿热风流动方向上取热区蜂窝陶瓷几何特性尺寸增大时,换热器取热率减小;垂直热风流动方向上取热区蜂窝陶瓷的两个几何特性尺寸增大时,内置换热器取热率呈现先增大后减小趋势。     

基于煤矿乏风热氧化的填充床内置换热器取热特性

基于煤矿乏风热氧化取热过程,搭建了填充床内置换热器稳态取热实验台,取热率最大相对误差为2.50%,实验研究了床层内取热区两侧及取热区内填充蜂窝陶瓷对换热器取热的影响,结果表明：取热区两侧空间填充的蜂窝陶瓷通过增大床层气体物理流速、辐射换热面积、扰动换热器背风侧流场而强化换热器取热,当气体质量流速0.15 kg/(s·m2),温度从613 K升高到1 113 K时,取热区两侧蜂窝陶瓷的存在使换热器取热率比空床增大了2.20%～14.84%,而当气体质量流速增至0.30 kg/(s·m2),温度同样从613 K升高到1 113 K时,取热区两侧蜂窝陶瓷则使换热器的取热率比空床增大了4.92%～10.61%;取热区内填充的蜂窝陶瓷对换热器取热率影响的矛盾两面性决定了取热区内填充的蜂窝陶瓷不会对换热器取热率产生较大影响,也并不总是强化换热器取热,甚至会削弱换热器取热,当气体质量流速为0.15 kg/(s·m2)、温度从613 K升高到1 113 K时,取热区内蜂窝陶瓷的存在使得换热器取热率比空床变化了-1.92%～+4.47%;采用换热器外壁镀银的方法,研究了填充床内置换热器取热过程中传热方式的贡献,结果表明气体质量流速0.15 kg/(s·m2),温度为1 113 K时,换热器取热率中已经有55%的贡献来自辐射,随着温度进一步升高,辐射成为填充床内置换热器取热的主要方式。     

连续强降雨对堆浸场高边坡稳定性影响分析

本文根据非稳定渗流理论,采用三角形瞬态孔压分布函数法和稳定渗流边界法两种方法,分别模拟不同降雨强度和降雨历时工况下的堆浸场内部饱和~非饱和渗流场,得到瞬态孔隙水压力的空间分布以及时程分布,并基于刚体极限平衡理论,利用Bishop法和Morgenstern-Price法分析连续强降雨对矿堆高边坡稳定性的影响程度及随时间的变化过程。分析结果表明,随着降雨强度和降雨历时的增加,由三角形瞬态孔压分布函数法模拟渗流场计算的最小抗滑安全系数更低且减小的速率较快,对矿堆边坡稳定性影响较大,有可能会发生局部或整体滑坡。     

渗流作用下地层冻结壁形成的模型试验研究

根据相似准则，建立了水渗流作用下两孔地层冻结模型试验台.根据两孔冻结正交模型设计和试验，研究了常规盐水冻结工艺中，地下水渗流、孔间距等对饱和砂冻结交圈时间和上下游温度场发展的影响.研究表明，渗流速度从水平2（模型渗流速度0.7 m/h）增至3水平（模型渗流速度1.0 m/d）时，冻结壁交圈时间急速增加，且水流速度是影响冻结壁上游厚度的主要因素，而缩小冻结孔间距是抑制水流对交圈时间影响的最有效手段.