矿井回风喷淋换热器挡水板CFD仿真及研究

 矿井回风喷淋换热器中的挡水板主要用来捕捉即将排出换热器的回风中的水滴,但它也会增加回风的压力和压降,造成回风排放不顺畅。针对5扇叶平面百叶窗挡水板产生的压力/压降及捕捉液滴效率与挡水板倾角的关系问题,利用CFD仿真软件FLUENT进行仿真,并通过实验进行了验证。结果表明：随着挡水板倾角的减小,挡水板产生的压力/压降和捕捉液滴效率都在增大,但增大的程度又有区别。     

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。     

两种挡液板内部流场的数值模拟与除液效率分析

利用数值模拟技术，通过改变水蒸气流速、挡液板间距、液滴直径等参数，对挡液板内气液两相流场进行数值模拟计算，分析了各参数对挡液板除液效率和压降的影响，并比较了波纹折线型和加钩状折线型挡液板的除液性能。研究结果表明，随着气流速度和液滴直径增加，除液效率提高；随着板间距增大，除液效率降低；在相同板间距不同气流速度条件下，加钩状折线挡液板除液效率更佳。     

矿井回风换热器换热性能影响因素的仿真及实验研究

为研究制热/制冷、逆喷/顺喷、液滴平均直径3个因素对矿井回风换热器换热性能的影响规律,利用CFD仿真软件FLUENT对矿井回风/液滴两相流进行了3D仿真。根据边界条件不同,共仿真了制热和制冷、逆喷和顺喷、液滴平均直径分别为0.10,0.15和0.20 cm等12种工况,得出了各种工况下液滴温度变化情况,并利用工程实践运行结果和实验对部分仿真结果进行了验证。结果表明:制冷、顺喷、小液滴工况下获得的液滴温度变化大于制热、逆喷、大液滴工况下获得的液滴温差,从而说明制冷、顺喷、小液滴3种工况下回风换热器的换热性能更好。     

矿井回风喷淋换热器喷淋高度影响换热效率研究

针对矿井回风喷淋换热器喷淋高度与换热效率(即落入换热器底部液滴平均温度与其温度分布标准偏差)的关系,利用FLUENT软件对矿井回风/液滴两相流进行3D仿真,采用标准k-ε模型、DPM模型和SIMPLE算法,计算出了喷淋高度分别为6、8、10、12和15m,直径为0.15 cm,冬季制热时和夏季制冷时初始温度分别为283.15、303.15 K的液滴,逆向通过初始温度为293.15 K矿井回风落入换热器底部时获得的热量和冷量及其温度分布标准偏差.结果表明:随着喷淋高度的增加,液滴获得的热量(在冬季)和冷量(在夏季)也不断增加,但增加的幅度却逐渐减小;液滴温度分布标准偏差总体变化趋势随喷淋高度的增加而减小.综合考虑,喷淋高度选择在10 m左右最合理.     

基于FLUENT的箕斗提升回风井积尘原因分析

箕斗提升回风井的粉尘污染问题,一直是困扰此类煤矿安全生产的一大难题。通过现场勘查、借鉴国内外同行案例经验,并结合柳泉煤矿回风井的特点进行了详细地分析、计算。应用基于FLUENT软件的有限元法进行井筒内流场的数值模拟仿真,研究得出箕斗处在井筒的不同位置时井筒空间内的气流速度和压力分布状况,由此探寻箕斗提升回风井粉尘污染的深层次原因。受风井断面尺寸的限制,箕斗在井筒中运行时导致局部风流速度剧增,从而引起煤尘抛撒。同时箕斗提升回风井的积尘原因分析也为矿井后期的技术改造提供了依据。     

马鞭山铁矿回风立井挡水墙注浆施工技术

介绍了马鞭山铁矿回风立井-465 m北石门挡水墙注浆封堵施工技术及取得的实效,为挡水墙加固注浆提供了技术和经验。     

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。     

矿井回风余热回收用热管换热器的优化设计

热管换热器因其优良的传热性能在余热回收中得到了广泛的应用。分析了重力热管的工作原理及特点,结合山西某煤矿实例,设计了回风余热回收用热管换热器,包括管壳设计、工质选择、热管长度以及排列方式等。同时,对设计的换热器进行热平衡、传热系数等计算,分析翅片管节距和翅片高度对热管换热器影响规律,以提高换热器传热效率。     

回风井污风治理方案设计

针对梅山铁矿东南井、西风井井口“白烟滚滚”现象,分析得出回风井污风的主要成分为水雾。结合矿山回风井风流的特点,基于传统工业除雾技术,减少矿井回风井口的通风阻力,同时对粉尘和有毒有害气体净化处理,设计惯性力与风流冷却联合除雾技术方案。     

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。     

挡块式土工格栅受拉性能有限元分析

对新型土工格栅与挡块式土工格栅的作用机理进行了分析,推导出了摩阻力的计算公式,在现场试验提供的数据参数的基础之上利用ABAQUS有限元软件建立了计算模型。通过模型的计算结果,对土工格栅不同位移下的拉力与位移关系、挡块拉拔阻力效果以及筋土界面摩阻力分布进行了分析,研究得出挡块式土工格栅在处理新旧路基时优势明显,在普通土工格栅与挡块式土工格栅受拉位移小于2 mm且同等路堤高度时,拉力基本相同,随着拉拔位移不断增加,挡块的作用逐渐显现,拉力随着路堤高度H的增大而增大,且拉力随着位移的增大而逐渐增大。     

大倾角特厚煤层综放工作面回风巷布置设计

针对大倾角特厚煤层综放工作面回风平巷大范围失修、回采期间上分层采空区有害气体渗出和矸石窜入等问题,并基于煤矿采动破碎岩体高渗透、Darcy渗流等特性,对回风平巷与上分层运输巷(采空区)之间的煤柱厚度进行了设计研究,并得出回风平巷的合理布置位置,分为四大类位置和两小类位置。     

数值模拟断层对导水裂隙带发育特征影响研究

采用数值模拟方法建立了二维模型分别对有无断层和不同倾角断层对导水裂隙带高度发育的影响进行模拟分析,同时结合岩体力学和弹塑性力学知识,对导水裂隙带的发育规律和特征进行了理论分析,得出了在无断层的条件下,煤层开采后的导水裂隙带分布呈对称的两头高中间低的"马鞍型",有断层条件下对导水裂隙带高度的发育影响,不论倾角大小,均是使裂隙带高度增加,断层为小倾角逆断层时,导水裂隙带形态较无断层时有较大差别的主要结论。     

综采工作面预留回风巷超前压力分析

针对黄陵煤业二号煤矿预留上一个采煤工作面辅运巷作为下一个采煤工作面回风巷的回采巷道布置方法,通过监测207回采工作面回风巷锚杆应力及顶底板位移变化数据,分析回采期间回风巷整体压力分布、超前压力影响范围内顶板压力的变化规律,以及回风巷通过水仓时的高度变化、抽放钻孔施工排水对巷道压力显现的影响,掌握了超前支承压力分布规律,外部因素对压力显现的影响,为预判回采过程中回风巷来压提供了依据。     

湿式除尘器双Y型滤尘板除尘效果实验研究

为研究非平行平板结构滤尘板在矿用湿式除尘器中的除尘效果，设计了一种双Y型新式滤尘板。搭建湿式除尘实验平台，通过选定滤网目数、滤尘板与细水雾喷嘴间距作为影响因素，开展滤尘板除尘效果实验，分析研究两因素对新型滤尘板除尘效果的影响。结果表明：一定工况下，滤网目数的增加能显著提升双Y型滤尘板除尘效率，在60目时除尘效率达到最高值，净化阻力与滤网目数呈正相关；一定工况下，双Y型滤尘板除尘效率随滤尘板与喷嘴间距的增加先增后减，当滤尘板与喷嘴距离为45 cm时除尘效率达到最高值，净化阻力随距离的增加先增后减，但距离的改变对新型滤尘板净化阻力的影响较小，实验结果为湿式除尘器结构参数的优化提供了理论依据和指导。     

大倾角综采面采煤机装煤效果分析

装煤为综采工作面五道工序之一,装煤效果直接决定刮板输送机的推移量和综采面生产效率。大倾角煤层走向长壁综采生产实践表明,随着工作面倾角的增大,装煤效果急剧变差。基于滚筒装煤原理和工作面倾角,分析了影响大倾角煤层走向长壁综采工作面采煤机装煤效果的主要因素。指出在未采用弧形挡煤板时,采煤机下行割煤的滚筒装煤效果远比上行割煤要好。而加装弧形挡煤板后,上、下行割煤均可获得最佳装煤效果。建议采取加装弧形挡煤板、优化滚筒参数和降低溜槽高度措施改善大倾角煤层走向长壁工作面采煤机装煤效果。     

北洺河铁矿回风井直角弯的模拟改造

为减小北洺河铁矿―50~+5m回风井两个直角转弯造成的局部通风阻力,对其巷道进行模拟降阻改造。基于对此回风巷通风参数的实测数据,借助Gambit建立此回风巷模型并划分网格,使用Fluent软件分析直角弯处的风流压力和速度分布情况,然后基于分析结果对直角弯进行改造,再次使用Fluent软件进行二次模拟。改造后的模拟结果显示:风流拐角处未见明显压力集中、风速变小现象,经计算每年可节省通风电费63.96万元,可达到较为理想的改造效果。     

梅山铁矿多步距下端壁倾角优选研究

崩落法采矿的特点是覆岩下放矿,不合理的结构参数极易加大开采贫损指标,导致资源浪费和经济效益下降。结合梅山铁矿大间距高分段工业实验中崩矿步距优化研究,采用相似材料放矿试验和计算机放矿仿真模拟,开展80°、85°、90°端壁倾角下3.6,4,4.4,4.8 m四个步距9个物理放矿仿真实验的放矿方案的仿真放矿实验研究,以回贫差和纯矿回收率最大为判据,对实验数据进行综合分析研究,得到梅山铁矿分段高度18 m,进路间距20 m条件下,崩矿步距为4.4 m,端壁倾角为88°～90°时,放矿效果最好。     

柳塔煤矿工作面回风隅角CO涌出规律研究

为有效防治柳塔煤矿工作面回风隅角CO超限及煤层自燃,以12109综放工作面为研究对象,通过理论分析、实验研究和现场实测等研究方法,阐述了柳塔煤矿煤层自燃及回风隅角CO异常涌出现状,分析得出了采空区浮煤氧化和井下胶轮车作业尾气排放是回风隅角CO的主要来源;研究了季节性气候变化、工作面推进速度、井下胶轮车数量及其他矿井条件对CO涌出量的影响并理论上分析了其影响机制;结合工作面开采的实际条件,提出了控风堵漏与快速惰化联动为主的防治采空区自燃与回风隅角CO超限的关键技术。