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煤矿巷道内围岩传热量计算若干问题的研究

杨沫  
【摘要】: 随着矿井开采深度的增加和机械化程度的提高,高温热害问题越来越严重,在通风不能满足降温需要的时候就需要人工制冷。在人工制冷降温中空调的冷负荷是非常重要的参数,直接关系到制冷主机、空气冷却器的选择以及降温的效果,因此如何比较准确地确定高温深井的冷负荷是非常重要的。在诸多热源中,巷道围岩的散热是最主要的一项,计算过程也最为复杂。从1953年,围岩不稳定传热系数这个概念被提出后,世界各国很多学者提出了不稳定传热系数的计算公式,最著名的有舍尔巴尼的简化算法,平松良雄法,福斯法等,但这些计算公式都存在以下几个问题:一、计算时需要的参数很多,在实际工程上很难被应用;二、忽略湿度对传热的影响,因此计算结果往往差强人意。 本文把理论分析和模拟实验结合起来。根据传热学理论把巷道传热过程简化为一维不稳态过程,找出对围岩不稳定传热系数影响最大的两个因素——风速和换热时间,并以此为依据设计模拟实验系统。按照相似理论搭建实验台,用与煤矿围岩热工性能相似的混凝土试件代替真实巷道,模拟真实巷道的传热过程。测量不同风速和通风时间下,围岩的不稳定传热系数,找出其变化规律。 此外,围岩的原始岩温是计算围岩传热量的另一个重要参数。对于这个参数的研究,本课题采用现场实测的方法。在山东省某煤矿,选取距地面标高为-540m~-790m的六条巷道进行钻孔测温,孔深10m,采用带有温度自记功能的温度记录体进行测量,进而得出该矿区不同深度处的原始岩温的计算公式。


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