矿井紧急避险设施降温方式的选择

矿井避难硐室、救生舱的降温方式有蓄能、蓄冷、强制换热等三种。文章就山西霍尔辛赫煤业有限公司矿井安全避险"六大系统"中的避难硐室、救生舱等紧急避险设施的降温方式的选择进行了探讨。     

矿井救生舱CO2开式空调换热研究

 矿井救生舱空调是救生舱生命保障系统的重要组成部分,同时完成空气过滤、降温、除湿功能。本文对矿井救生舱CO2开式空调的换热过程进行热力学分析,提出节流换热及膨胀换热设计方案,并分别对其进行对比设计分析。结果表明,在给定的初始环境温度25℃条件下,采用毛细管节流换热吸热量为217.2 kJ/kg,其中潜热换热量占总换热量的80%左右;采用多级膨胀换热最大输出功量为68.2 kJ/kg,吸热量为283.5kJ/kg;采用单级膨胀换热最大输出功量为33.3 kJ/kg,吸热量为247.3 kJ/kg。通过分析比较,认为毛细管节流换热和单级膨胀换热适用于矿井救生舱空调。     

救生舱综合模拟实验室的研究与设计

本文设计并实现了国内第一个救生舱综合实验室,用于对救生舱的各项单项性能及综合性能进行测试。该实验室可用来实现灾害环境模拟、人体代谢模拟,从而检测救生舱供气排气、耐高温、空气净化、降温除湿、正压保持、动力保障、生存保障等性能。通过多个单项试验及106小时12人真人试验验证,救生舱综合实验室运行可靠,数据显示记录准确,能够为救生舱的设计制造、更新换代及性能优化提供客观科学的数据参考。     

矿井救生舱空调CO2在毛细管内的节流仿真

节流降温装置是矿井救生舱CO2开式空调中关键的部件之一.采用毛细管进行节流降温,首先针对CO2节流过程进行热力学分析,然后建立两相区及气相区的节流数学模型并进行仿真计算.计算结果表明:制冷量越大,所需毛细管长度越长;在相同制冷量条件下,毛细管内径越大,所需毛细管长度越长;初始温度越高,可利用的焓差越小,且节流所需毛细管长度越长.最后针对制冷量分别为2 kW和3 kW的系统进行毛细管节流降温设计.     

热桥对矿难救生舱壳体传热性能的影响

为了提高救生舱壳体的隔热能力并尽可能降低救生舱降温系统的能耗,运用数值分析的方法,分别选择了直接、间接2种内外层壳体连接方式进行计算,并与内外层无连接时的传热情况进行比较,对系统在恒温载荷作用下的传热规律进行研讨,分析了热桥对救生舱壳体传热性能的影响。结果表明:直接、间接2种连接方式热桥较无热桥时导致平均热流分别增加629%和27%,且前者较后者影响的范围更大,通过热桥进入舱内的热量也较大。     

矿用救生舱蓄冷型降温系统研究

提出了一种应用于矿用救生舱的蓄冷型降温系统,利用Flow Simulation有限元分析软件对救生舱内部温度场进行研究,探讨了不同风路结构对温度场分布的影响。仿真结果表明,在进风口风速一定的情况下,采用方形截面的风道散热特性最为优良;采用弧形风道管可以减少风阻,促进空气的流通,加速舱内的降温。     

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。     

煤矿井下用可移动式救生舱抗爆炸冲击性能研究

结合KJYF-96/12型可移动式救生舱在煤矿的实际使用工况,对其壳体强度进行有限元数值分析,得到数值计算结果。并将该救生舱放于模拟巷道,利用混合瓦斯与煤尘作为介质实施爆炸,采集爆炸过程中救生舱的力学性能数据;将数值计算结果和爆炸试验结果进行对比分析可知,数值计算结果与爆炸实验结果吻合良好,所用仿真数值计算方法正确、适用,该救生舱舱体强度满足标准要求。     

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。     

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。     

冰浆与冷水在空气冷却器中换热性能实验研究

阐述冰浆和冷水在降温系统中的实验结果。系统的冷却能力范围为3.0～7.5 kW。冰浆的生成是采用间接热交换制取,利用-10℃低温乙二醇溶液与二元添加剂溶液进行热交换,使得二元添加剂溶液成为冰浆状态。冰浆是由冰晶和载流体为葡萄糖水溶液组成的。空气冷却器采用直径(外径)为10 mm,厚度为1 mm的铜管,经过螺旋加工的方式。实验研究的目的在于比较冰浆和冷水在空气冷却器的运作性能,以检验其各自的制冷性能。无论从制冷性能和舒适度来看,冰浆是在降温系统中更好的选择。     

氧化铝熟料窑单筒回转式冷却机内衬改造

回转窑系统的单筒回转式冷却机一般都有两个作用：一方面冷却烧结后的高温熟料；另一方面，促使高温熟料与二次风之间的热交换，提高二次风的温度，从而最大限度地回收高温熟料的显热。以某氧化铝熟料窑的回转式冷却机为例，分析了目前回转式冷却机存在的不足之处，并介绍了一种改进方案。通过改进，氧化铝熟料窑系统的热工制度得到改善，不仅降低了单位熟料烧成煤耗，而且提高了熟料窑系统的产能，同时降低了冷却水消耗。     

矿用自卸车电动轮冷却系统研究

新型铰接式矿用自卸汽车的驱动电动机采用定子外水冷系统进行冷却。为了对比轴向和周向2种冷却结构的散热效果,针对这2种冷却水套结构,进行散热性能的热力计算,并利用有限元法对温度场及流场进行模拟。最后对样机进行温升实验,表明周向水冷系统可有效地带走电动机产生的热量,传热模型可以有效地反应实际传热过程。     

一种应用在井下局部工作面的新型降温系统

介绍了一种新型局部降温机在高温工作面的应用，重点是对更加适合井下局部工作面的新型局部降温机进行说明，并对该局部降温机进行热工计算，计算制冷机组的冷负荷及相关的性能参数。通过试验证明该套降温机能够较好地应用在局部工作面，相对于以前运用在局部环境的降温设备，采用液态CO₂作为冷却介质，并形成了一个可循环的系统，改进了换热器的结构，尽可能在提高降温效果的同时节约了成本。提出的新型局部降温机旨在解决局部高温工作面的高温问题，使这套降温设备能应用在高温环境的矿井中。     

避难硐室传热特性实验研究

紧急避险系统中避难硐室的热负荷计算较为复杂,硐室内初始温度不同对平均热负荷变化比较大。针对避难硐室非稳态传热问题,文章对传热特性进行了全尺寸模拟试验与有限元分析,得出了20人避难硐室的温升规律,拟合得到硐室壁面一维非稳态传热温度场计算公式,并用实测数据进行了验证。为避难硐室热负荷的计算提供理论依据,为不同初始温度下避难硐室配置降温系统提供计算参考。     

天然气水合物孔底冷冻取样器室内冷冻试验能量计算与分析

针对以干冰作为冷冻剂、酒精作为载冷剂的天然气水合物孔底冷冻取样方法,提出干冰与酒精用量的计算方法。计算出在干冰双层保冷的方式下,干冰与酒精的用量。通过实验与计算机模拟分析,验证该计算方法的可行性。针对试验过程中出现的问题,提出对试验装置的改进,为取样器的设计提供参考。     

金属矿山深部掘进巷道热交换模拟测试平台设计

基于深井采矿热害控制问题,研发设计了金属矿山深部掘进巷道热交换模拟测试平台。该测试平台按照相似理论将井下掘进巷道简化为长方体硐室。利用电加热膜模拟井下各类热源,加湿器加湿模拟井下高湿环境;制冷降温装置由制冷机组、空冷器和冷风风管等构成。试验平台采用西门子300PLC系统进行实时监测以及远程操作,对工艺流程上设备运行的工况、生产流程中的工艺参数进行实时采集,并将采集的数据传送到上位操作画面,由上位机根据工艺要求,对设备、工艺过程、工艺参数进行自动控制和操作。试验平台能够在实验室内模拟井下真实热湿交换环境,模拟巷道流场、温度场及湿度场的变化规律,研究制冷降温系统的匹配优化和冷量在工作面的配送方式对降温效果的影响因素等,对于解决目前深井开采面临的问题具有很好的现实意义和推广应用价值。     

动态冰蓄冷矿井空调系统的应用及优化

 在矿井空调中应用冰蓄冷技术,可以有效地转移电力高峰期用电负荷,从而大幅度减少制冷运行费用。本文给出冰蓄冷矿井空调的井上制冷系统型式,通过经济性分析,并编制计算软件,得到冰蓄冷条件下的最佳基载负荷比及相应的静态投资年限。结果表明,最佳基载负荷比仅与系统负荷有关。当峰谷平电价拉大时,冰蓄冷系统的回收期少于四年,经济上可行。     

井下局部降温技术的实践应用

同煤集团某矿二号井开采至埋深740 m位置,出现了明显地下热害现象,必须采取降温措施逐步解决。在详细分析地下热害现状及主要原因的基础上,通过井下降温冷负荷计算,确定了直冷式局部降温制冷装置来控制采掘工作面局部高温的降温方案,并开展设备选型和具体布置。020602综采工作面的局部制冷装置设置完成后,通过对工作面内部各处设置的温、湿度传感器的反馈数据进行汇总,发现该技术方案改善了工作面内部湿热的工作环境,可以起到良好的降温效果,为井下作业人员创造了良好的作业条件。     

红阳三矿热害综合治理的研究与实践

立足于红阳三矿热害及治理状况的实践,借鉴国内外矿井热害治理措施,分别从技术、管理两个层面对红阳三矿热害综合治理提出了系统性的解决方案.该系统解决方案包括冰冷却降温系统及优化、井下冷量配置及优化、通风系统降温及优化、非机械制冷降温措施及管理措施5个方面.