救生舱热防护性能研究

研究了救生舱的结构特征和热量传递的基本方式,针对救生舱隔热性能进行了实验研究。根据军用方舱总传热系数的测试标准,采用实验方法测定救生舱的总体传热系数。在救生舱内进行了真人实验,并根据测定的总体传热系数计算救生舱内产热的热负荷。定量研究了救生舱工作过程中,外界传热和舱内产热的规律,提出了救生舱热防护性能的研究方法。对于研究和开发救生舱制冷系统,调节舱内温度环境具有指导意义。     

救生舱的生存温度保障

分析KJYF系列煤矿井下救生舱舱体结构,对其进行合理的简化。根据相关标准、经验数据,依照简化模型,应用热传递的相关理论计算救生舱舱壁传热的热负荷,采用间接测热法计算避难人员散发热量的热负荷。从而计算出所需制冷剂的量。通过救生舱的真人实验检验热防护的性能及校验简化模型的计算结果。     

矿用救生舱热环境分析

通过对救生舱进行传热特性的实验研究,确定了救生舱等效传热系数和系统平均热容值。并对舱内各种热源进行了分析,确定了其热载荷的计算方法;最后根据救生舱标准规定的环境参数,通过舱内热平衡原理得出了该工况救生舱制冷系统所需最大制冷量。     

救生舱内气压变化规律试验研究

通过理论计算与真人试验相结合的方式,对救生舱内气压变化规律进行了研究。分析了救生舱在完全密闭条件下舱内气压的3个影响因素：氧气、二氧化碳以及温度,并从变化过程与前后状态两个方面,分别提出了气压-时间、气压-状态两种计算救生舱内气压的方法。通过10人9 h真人试验得出了救生舱内气压、氧气、二氧化碳以及温度随时间的变化曲线,最后将试验数据与理论计算值进行了对比,验证了两种气压公式的正确性。最终利用所得公式预测出救生舱内气压出现的最大值为8 718 Pa,为防水型救生舱的设计提供了边界条件。     

瓦斯爆炸中救生舱壳体载荷分析

为了更有效地利用矿用救生舱,减少爆炸对其造成的损坏,以卧式圆柱形矿用可移动救生舱为研究对象,运用数值模拟的方法,对9.5%浓度瓦斯气体的爆炸过程进行仿真分析,得到救生舱壳体端部爆炸超压及温度参数随时间变化趋势。结果表明:瓦斯爆炸中救生舱壳体所受压力载荷可以近似认为是阶跃载荷与正弦载荷联合作用的复合载荷;救生舱壳体所受温度载荷可以近似认为是阶跃载荷。     

矿用救生舱焊接部位数值模拟处理方法

矿用可移动式救生舱抗爆性能数值分析可为舱体设计和数值检测提供有力的修改依据。救生舱舱体各部件多为焊接连接,其处理方式的不同直接影响计算结果,基于有限元计算软件LS-DYNA,对救生舱单节舱体在冲击载荷作用下的动态响应进行了数值模拟,其焊接部位采用了ruled(壳单元)补接和实体单元点对点对接方式,结果表明:舱体最大位移Smax与ruled单元的厚度存在着负指数衰减规律。通过对比实体单元蒙皮和壳体单元蒙皮的最大变形结果,ruled单元厚度取3～5 mm时,二者结果较为一致。     

我国现行救生舱内环境温湿度设计标准合理性探讨

救生舱内环境温湿度控制标准是救生舱设计、运行的关键参数之一,其高低不仅关系到人体在舱内的安全生存时间,同时会影响到救生舱的制造和运行成本.为探讨我国现行救生舱温湿度标准的合理性,建立了人体在救生舱内生存的热反应模型,并利用人工环境舱实测数据对模型进行了验证.利用该数学模型,分析了我国现行的2种救生舱温湿度标准的合理性,分析结果表明,这2种温湿度标准都不太合理,需要进一步提出合理的温湿度标准.研究还发现,体感温度不太适合于作为救生舱内热湿环境评价标准,不宜作为救生舱内温湿度标准的定量指标.     

救生舱过渡舱壳体有限元分析

基于矿用救生舱的工作环境,它具有良好的封闭性、牢固性、隔热性、保温性、防水性、防腐蚀性、耐压性等特点,通常为钢、合金等坚固材料制成。基于有限元软件对矿用救生舱的过渡舱壳体的2种工况进行受力分析和研究,为过渡舱壳体的设计提供一定的设计依据。     

矿用救生舱在轴向撞击载荷作用下的动态响应研究

 针对煤矿井下用救生舱舱体可能受到轴向撞击的问题,以能量守恒原理为出发点,引入板壳理论与大变形薄壳理论,对舱体在轴向撞击载荷作用下的壳体动态响应进行了分析,建立了撞击初速度、壳体撞击接触力及壳体变形能量与壳体变形位移的理论模型。使用Dytran软件建立了救生舱舱体与刚性墙撞击的有限元模型,并通过仿真结果验证了理论模型。理论计算及仿真结果表明,救生舱舱体厚度、端部扁球壳深度与舱体耐受轴向撞击载荷能力有较大关系,厚度越大、扁球壳深度越大,舱体承受轴向撞击的能力越大,为煤矿井下救生舱的发展提供了基础。     

救生舱设备舱壳体有限元分析

通过对矿用救生舱的深入研究,提出采用有限元的方案来对矿用救生舱的设备舱壳体的2种工况进行受力分析和研究,通过分析和研究得出在三面受力和单侧受力作用下,均有相当数量的骨架杆件进入塑性区域,单侧受力作用下,塑性变形区域有所缩小。     

吸收式热泵余热利用优化研究

传统燃煤锅炉效率偏低,大量低品位余热无法得到利用。以某矿区余热源为研究对象,提出了多源耦合吸收式热泵余热利用系统。建立了余热回收过程的数学模型,采用MATLAB软件对吸收式热泵系统进行计算,分析了系统性能系数的影响因素。研究表明:随着热源温度和循环水出口温度增加,热泵性能系数逐渐增加,至1.6后趋于平缓;供回水温度增加,热泵性能系数下降。可为今后多源耦合吸收式热泵余热利用提供参考。     

供热机组吸收式热泵余热回收技术应用研究

对吸收式热泵供热系统改造的技术可行性、安全性、经济效益进行了详细分析。     

高速滚动轴承的传热机制及生热计算

元件生热及其热传递是高速滚动轴承工作性能和使用寿命的重要影响因素之一。首先介绍了滚动轴承的传热机制,然后分析了滚动轴承的热传递的主要形式,最后给出了高速环境中滚动轴承各元件的生热计算,为高速滚动轴承的温度变化及其应用研究提供参考。     

中浅层同轴套管式换热器的传热能力分析

随着我国“双碳”战略目标的实施,地热能作为可持续开发利用的清洁能源也备受推崇。目前关于地热能开发利用的研究主要以浅层和中深层地热能为主,对于中浅层地热能（200～500 m）研究较少,而利用中浅层地热能进行供暖与制冷也缺乏相关的工程案例和理论研究支持。本文基于在河北省邯郸市某建筑物空调冷热源项目中施工的300 m地热井,开展了中浅层同轴套管式换热器的传热实验与理论分析研究。首先,对换热器的结构形式、施工工艺、换热特性等进行研究,根据建立的换热器开展了5种不同工况的现场传热测试,获取了相关的热物性参数;其次通过分析中浅层地热能的特点,研究换热器换热内外不同的传热规律和循环方向,基于已有的浅层地埋管和中深层同轴管传热模型,创新性建立了针对中浅层套管式换热器冬夏两季的传热模型,通过相应的控制方程对传热模型进行模拟分析,并将模拟数据与实验数据进行了对比,校核了传热模型的准确性;最后根据建立的传热模型对换热器进行了全年的模拟计算,获取了冬夏两季不同流量的进出口温差及换热量,岩土体温度横、纵向的变化等参数,为进一步改进中浅层同轴套管式换热器结构以及室外埋管系统的设计与优化提供理论依据和技术指导。     

轴向功率超声珩磨热热量分配问题的研究

功率超声珩磨技术是磨削加工中的一种应用,常用于发动机缸套的精密与光整加工。珩磨加工过程中,磨粒与工件的相互作用产生大量热量,并有很大一部分热量传递到工件中,从而可能对工件造成热损伤。为衡量轴向功率超声珩磨过程中珩磨热传递到工件、砂轮、磨屑和冷却液中热量的多少,建立了轴向功率超声珩磨磨削区热量分配比例模型、磨粒—工件模型和冷却液对流换热模型。提出了超声珩磨时磨削区冷却液在超声振动作用下发生的空化效应会改变磨削区冷却液的流动状态的观点。得出超声珩磨可提高冷却液的换热效率,减小传递到工件表面的磨削热量,因而可减少工件的磨削热损伤。并通过数值仿真得出超声珩磨时冷却液对流换热系数是普通珩磨条件下的7倍左右。     

地源热泵土壤源换热器的施工技术

地源热泵（Ground Source Heat Pump，GSHP）作为最有发展潜力的热泵技术在各级政府的积极推窑下发壁迅速，但由于地源换热器施工安装成本高，技术的发展遇到了很大的阻力。探讨了土壤源换热器施工技术和土壤源换热器的热平衡问题，力图提高土源换热器施工技术，降低地源热泵成本，促进该技术的推广应用。     

热管换热器回收煤矿回风余热预热矿井进风研究

以矿井需风量8 000 m3/min为例,运用热管理论和传热理论建立矿井回风焓变放热方程和热平衡方程,并利用计算流体动力学分析软件Fluent对余热回收系统换热效果进行数值模拟。研究结果表明:当矿井进风量为8 000 m3/min,新鲜风流温度高于-29℃时,热管换热器可以利用回收的回风余热满足新鲜风流的预热要求;通过数值模拟分析可知,对于不同需风量的矿井,当新鲜风流的温度高于临界温度时,热管换热器回收的回风预热便可以独立完成对新鲜风流的预热。     

基于热管换热技术回收矿井回风低温余热的应用研究

基于低温热管换热技术设计研发了回收矿井回风余热资源的换热装置,应用在阳煤集团一矿吴家掌风井。针对项目概况、方案设计及运行效果进行详细论述,系统运行测试表明本装置设计合理,可满足矿井回风热能回收的要求。低温热管换热系统运行费仅21.8万元/a,比传统热风炉运行费用减少250余万元/a,煤耗为0,对环境零污染。     

热管换热器回收矿井回风余热的可行性分析

针对东北和西北高原地区冬季煤矿回风存在能源浪费问题,提出了利用热管技术在煤矿建立回风余热回收系统。并以东北地区矿井为例,对热管尺寸,翅片大小以及热管数目和排列方式的确定等因素展开分析,从技术和经济效益2方面,论证了在我国寒冷地区建立煤矿回风余热回收系统是可行的。     

热害矿井蛭石砂浆隔热试验研究

未来热害矿井隔热降温研究方向之一,即使用新型廉价无机、非阻燃隔热材料。以蛭石砂浆隔热材料为例,研究了最优配比下的材料组成形态及性能,并且结合热害矿井轨道石门现场工程应用得出:在表面喷射蛭石砂浆可以有效降低风流的增温幅度,且在蛭石砂浆喷层为6 cm时,风流增温幅度最小,效果最好。