矿井回风喷淋换热器节水及换热效率影响因素研究

针对矿井回风喷淋换热器运行过程中液滴大小对节水及换热效率等因素的影响,采用Flu-ent软件,研究了液滴直径与液滴逃逸率、液滴捕捉率、落入换热器底部液滴的平均温度、回风/液滴之间的总传热量、换热器出口回风温度之间的关系。结果表明:液滴直径选择在0.10～0.15 cm时,换热器的换热效率最高,此时液滴逃逸率也比较低,即节水效率较高。     

地热储层单裂隙岩体渗流传热数值模拟研究

研究地热储层裂隙岩体中的渗流传热过程对干热岩地热资源的开采具有重要的意义。本文以干热岩地热工程为背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对地热储层单裂隙岩体中渗流传热机理进行了研究,并分析了流体注入速度和温度对岩体温度场的影响及其对干热岩地热工程的影响。研究发现流体参数对岩体温度场的影响主要体现在2个方面:一方面是对岩体温度场受扰动区域以及幅度的影响,另一方面是对岩体温度场达到稳态所需要时间的影响。流体注入速度的提升会降低系统的寿命和寿命期的出口法向总热量值,当考虑出口法向总热通量时,存在最佳流体注入速度,本研究中最佳流体注入速度为0.011 m/s。流体注入温度的提升会增加系统的寿命和系统的出口法向总热通量和总热量。研究为干热岩自热资源的开发与利用提供了理论依据,为工程运行参数的设计提供了参考依据。     

喷射引风高气密性陶土换热器

本文介绍一种新型换热器，它由高气密性陶土换热器、带插入件的金属管状换热器和喷射器３部分组成。有效地克服了传统陶土换热器气密性差和金属换热器使用温度低的缺点，充分发挥了陶土换热器耐高温和金属换热器气密性好的优点。用于本溪钢铁公司初轧厂的上部单侧供热均热炉上，在烟气温度１１５０℃时，空气预热温度达６９５℃。与使用金属喷流辐射换热器的炉子比较，提高空气预热温度２００℃以上，取得了节能２７％和增产１９％的综合效果。换热器的漏气率在使用初期仅２．６％，使用１０个月后仅４．５％，为国际先进水平。     

U型管式换热器的设计与校核

经过工艺结构尺寸的计算、热流量的核算、壁温的核算、计算换热器的内流体的流动阻力、零件的计算及换热器的检验和验收几大步完成了换热器的设计。该设计换热器具有一般换热器都有的效率且只有一个管板,换热管为U型,管子两端固定在同一管板上,管束可以自由伸缩,当壳体与U型换热器有温差时,不会产生温差应力;其次该设计采用计算机编程进行辅助计算,优化了换热器的结构尺寸。     

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。     

不锈钢换热器在矿井救生舱中的应用

矿井救生舱是与外界完全隔绝的密闭空间,人员在内部生存会产生热、湿,导致舱内温度、湿度升高,危及人员生命安全,因此,制冷系统是矿井救生舱内生命保障系统的关键组成之一。设计了一套适合于开式二氧化碳制冷系统的翅片式不锈钢换热器,试验研究表明,电加热器加热功率1 500 W,模拟人员舱内温度和湿度分布维持在30.3 ℃和77.5%。考虑换热器的换热性能、安全性能及材料成本等因素,与同换热面积的紫铜换热器相比,不锈钢换热器综合性能最佳。     

水平管内冰浆流动传热实验研究

为了确切了解外部参数对冰浆含冰率及冰浆制冷能力的影响,采用了不同加热量和不同流速下的冰浆的融化过程对比分析的试验方法,对不同时间、不同加热量、不同流速下的换热器进出口的冰浆的进出口温度、含冰率进行了测试。结果表明,在各种实验状态下,出口温度达到-3.95℃以后,进出口温度都急剧升温阶段;基于不同的质量流速和加热功率,水平管路内部冰浆的持续时间与质量流速、加热功率呈反比,在一定基础上为冰浆空气冷却器设计参数的确定提供技术支撑。     

冻土区天然气水合物钻井泥浆冷却系统设计及关键参数计算

泥浆冷却技术是天然气水合物钻探的关键技术之一,低温泥浆可以抑制天然气水合物在钻进和提钻过程中分解,有利于钻获水合物实物样品。新型天然气水合物钻井泥浆冷却系统主要包括载冷剂制冷器、翅片管式换热器、温度监测与记录和防冻装置4部分。制冷机组采用变频启动,减小了野外施工中配套发电机的功率,大幅度降低油料消耗;翅片管式换热器中泥浆与载冷剂对流换热,换热面积大,换热效率高;温度监测与记录装置对4个关键节点的温度进行监测和记录,同时防冻装置可防止泥浆在换热器中结冰堵塞,影响正常使用。运用传热学和流体力学理论对泥浆与载冷剂对流换热过程进行计算,在满足制冷要求的前提下,换热器换热面积是10.58 m2,管路压力损失为0.34 MPa。     

隰县县城地热资源研究分析

通过对隰县县城周围的岩石地层、地质构造、水文地质条件和岩浆岩的研究,并对县城周围的大地热值分布和地热异常显示的分析,得出了隰县县城附近具备储热条件(保温层、热储层、热源和热流体通道四个要素),显示出隰县县城附近有着良好的地热资源和开发利用潜力,出口温度应为50℃左右,可以产生巨大的经济效益和社会效益。     

基于不同换热器的矿井回风余热回收换热效果研究

换热器是矿井回风余热回收系统的核心装置,换热器的选择直接决定了矿井回风余热的利用效率。文章依托万福矿井回风余热回收系统换热器的选取工作,采用三维离散相气液两相流模型对喷淋式换热器内风流的传热特性和阻力特性进行模拟,并基于二维双精度标准k-ε湍流模型分析了热管式换热器内风流速度、压力及温度的变化特征,对比分析喷淋式和热管式回风换热器的换热效果、阻力大小。结果表明,喷淋式换热器对回风产生的阻力较小,而热管式换热器的换热效果更好。通过经济性分析可知应用热管式换热器的年均投入仅为喷淋式换热器的三分之二。     

矿井回风余热回收用可变导热管的换热分析

针对目前矿井回风余热回收用重力热管的换热过程不可控问题,提出了可变导热管的设计应用方案。考虑热管内的不凝性气体,结合热管内部的相变传热过程,通过传热热阻分析,建立了单根可变导热管的一维换热分析模型,并进行了换热分析。结果表明:定贮气室温度的可变导热管换热效果主要由热源温度和管内的工作温度决定,可变导热管对矿井回风的调控温度区间随矿井回风和新风的温差增大而增加,调控阶段的管内工作温度基本不变。     

矿用带式输送机盘式制动器瞬时温度场仿真分析与实验研究

根据盘式制动器的结构、工作原理以及带式输送机的运行理论,在传热学和摩擦学的理论基础上,建立了制动盘热传递的数学模型,以确定热载荷的加载方式。借助ANSYS仿真工具对制动盘进行了热载荷的加载,得到整个制动过程中制动盘的瞬时温度场分布情况。搭建实验台,利用相同的理论与方法对制动盘瞬时温度场进行了仿真和实验测试研究,最终通过实验结果验证了所使用的有限元仿真分析方法的正确性和可行性。为煤矿用带式输送机制动器的设计和结构优化提供了理论依据。     

生物质再燃脱硝特性的试验研究

采用锅炉燃烧模拟装置试验研究了4种生物质的再燃脱硝性能,以及工况参数对脱硝效率的影响.借助热分析法研究了生物质燃烧特性.结果表明：明显影响脱硝性能的燃烧特性参数包括着火点、挥发分燃烧温度及其放热量.着火温度低、挥发分放热大的草本类生物质对应最佳再燃温度较低,脱硝性能较好.得到生物质再燃适宜的工况参数：再燃温度为950～1 050 ℃,再燃比为15%～25%,再燃过量空气系数为0.6～0.8,停留时间为1 s左右.在一定工况下,减小燃料粒径,增加停留时间、较高的初始氮氧化物浓度都会相应提高脱硝效率.再燃比15%的典型工况下,生物质再燃脱硝效率达到54%～67%.     

分体式矿井排风余热回收井口防冻系统应用探究

矿井排风中蕴含丰富的低温热能，非极端天气条件下通常利用矿井排风中的低温余热就能够满足井口防冻的用热需求。为了利用矿井排风中的热量解决井口防冻用热问题，提出采用分体式余热回收利用系统。介绍了系统的形式，并以太原市西铭冀家沟煤矿具体的项目为例，进行了系统配置分析。该系统的初投资和运行费用较低，环境效益和经济效益良好，为解决矿井防冻问题提供了一种新方法。     

TG-DSC同步联用测定煤热解反应热

选取5种不同变质程度的煤样,利用TG-DSC同步联用仪测定煤热解过程的热流,并分别采用经验法和实验测定法确定热流基线,解析获得了煤热解反应热。此外,还考察煤阶及热解温度对煤热解反应热的影响,对比、分析两种基线确定法测定煤热解反应热的准确性。结果表明,1 100 ℃热解温度下胜利褐煤、神木长焰煤、神东烟煤、大同烟煤以及太西无烟煤基于实验法确定热流基线所测得的热解反应热分别为-5 743.11,-13 888.42,-16 246.20,-21 433.89,3 097.79 J/g,基于经验法确定热流基线所得的煤热解反应热分别为-5 963.81,-13 839.86,-17 792.50,-22 871.74,3 536.47 J/g;除无烟煤外的其他煤样,随着煤变质程度的增大,煤热解过程中放出的热量总的来说呈现出增加趋势,有热解反应热随温度的升高先增大后降低再增大的规律;太西无烟煤在各温度下的热解反应热均大于零,一直表现为吸热反应,净吸热量也随温度的升高而增加;除神东烟煤和大同烟煤外,经验法确定热流基线和实验测定热流基线两种方法所测的煤热解反应热较为接近,神东烟煤和大同烟煤出现较大差异的原因是经验基线法依赖主观经验过高地预测了放热区间的反应热。在测定煤热解反应热过程中实验测定法具有操作简单、测定准确、实验可重复性强等优势。     

整体式热管换热技术在煤矿井口防冻系统中的应用

以阳煤二矿南风井井口防冻应用整体式热管换热技术为例,根据井口防冻热负荷和矿井回风余热的供热能力,对热管换热器基本参数和热管阻力进行了设计计算。经过统计一个采暖季的数据,分析了典型工况下矿井回风、新风在换热前后的温度变化情况。结果表明：应用热管换热技术可以满足井口防冻的热需求,当最低温度-15℃接近设计最低值时,进风温度2.2℃也能达到预期目标。     

带钢短波红外加热技术及其传热过程分析

基于等热流密度假设, 采用解析法推导了红外加热过程中带钢温度分布, 并分析了过程的热平衡, 得到了功率系数的公式。考察了红外加热后带钢的温差以及带钢厚度和机组速度对功率系数的影响, 结果表明: 红外加热过程中, 带钢厚度方向温度呈抛物线型分布, 加热后带钢的表面与芯部温差非常明显; 功率系数随着带钢厚度和机组速度的增大而增大; 加热薄带钢时, 功率系数的增长速度, 明显高于厚带钢。     

使用半石墨化阴极炭块时铝电解槽内衬温度分布计算

铝电解槽内衬温度分布的合理与否，直接关系到铝电解生产的操作指标及铝电解槽寿命的长短。使用半石墨化阴极炭块后，由于炭块的电阻率降低、导热系数增大，对电解槽温度分布有很大影响。本文用有限差分法计算了使用半石墨化阴极炭块及内树材料改进后的温度分布情况。计算结果表明，使用半石墨化阴极炭块后，炭块端部的保温显得更为重要，靠近槽壳铺—层硅酸钙保温板是行之有效的措施。     

煤矿乏风瓦斯热逆流氧化反应器的数学模型和试验

建立了低浓度甲烷热氧化逆流反应器的数学模型,运用计算流体力学方法进行数值计算,得到各种操作参数下的温度分布及甲烷浓度分布曲线,并将数值计算结果与实验结果进行了对比,并对影响氧化床运行特性的几个主要因素进行了分析。结果表明,氧化床内温度分布基本成M型,高温区以及甲烷浓度分布曲线沿气体流动方向周期性往复移动;进口甲烷混合气的浓度越大,温度分布峰值就越高并而且更靠近进口端,高温区域的宽度也增宽,而且高温区域中间凹度加深,进出口温度梯度也会增大;预混甲烷气体的流速从0.15 m/s增大到0.70 m/s时,最高温度峰值和高温区变化不大,因为流速增大一方面使单位时间进入氧化床内反应物的数量增加,放出了更多的热量,但是另一方面气体流速升高而带走的对流换热量也会大量增加。     

煤自燃过程温升特性及产生机理的实验研究

为了研究煤在自燃过程中会出现温度上升突然加快所产生的原因,为煤矿现场煤炭自然火灾的防治工作提供理论依据,采用绝热法、程序升温法对北皂褐煤氧化过程中自热升温特性、耗氧、CO,CO2气体产物特性的研究,提出煤的氧化过程具有分阶段性,主要可以分为2个阶段:低温缓慢氧化阶段和高温快速氧化阶段;并采用原位傅里叶红外光谱实时连续地采集了北皂褐煤表面主要活性官能团在氧化过程中的变化规律。实验结果表明:煤的分阶段特性主要是由于OH的反应导致的,OH反应吸热是低温阶段热量难以积聚的主要原因,当OH反应消耗殆尽时,煤中热量迅速积聚,煤温迅速升高。