基于围岩散热的巷道风流温湿度参数变化规律研究

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1、密级：公开硕士学位论文中图分类号：X936基于围岩散热的巷道风流温湿度参数变化规律研究学位类型:学术性学位学科（专业学位类别）:安全科学与工程作者姓名:杨威导师姓名及职称:刘何清教授实践导师姓名及职称:刘何清教授学院名称:能源与安全工程学院论文提交日期:2015年5月21日基于围岩散热的巷道风流温湿度参数变化规律研究学位类型:学术型学位学科（专业学位类别）:安全科学与工程作者姓名:杨威作者学号:12010102009导师姓名及职称:刘何清教授实践导师姓名及职称:刘何清教授学院名称:能源与安全工程学院论文提交日期:2015年5月21日学位授予

2、单位:湖南科技大学StudyonchangelawofairflowtemperatureandhumidiybaseonstrataheatrelaeseTypeofDegreeAcademicDegreeDiscipline(TypeofProfessionalDegree)SafetyScienceandEngineeringCandidateYangWeiStudentNumber12010102009SupervisorandProfessionalTitleProf.LIUHe-qingPracticeMentorandProf

3、essionalTitleProf.LIUHe-qingSchoolofEnergyandSafetySchoolEngineeringDateMay21,2015HunanUniversityofUniversityScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担

4、。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要高温矿井潮湿巷道风流温度的准确预测一直是困扰矿井降温设计的难题，而高温矿井中导致风流温升的主要热源是围岩散热。因此本文主要研究围岩散热对风流温升的影响，拟采用

5、围岩散热计算的两种方法，得到了潮湿巷道风流温度预测的两种方法。一种通过建立围岩内部微分方程来求解围岩散热。利用半无限大平板的导热模型描述围岩内部导热过程，考虑风流与湿壁巷道的热湿交换。用湿度系数法计算巷壁与风流的潜热交换量，将饱和空气的含湿量拟合成温度的线性函数，并引入综合换热系数、综合风流温度，运用拉普拉斯变换求解巷道内部围岩导热微分方程，得到围岩内部温度分布的非稳态理论解。提出潮湿巷道实际壁面温度应根据壁面潮湿系数，由完全湿润巷壁温度与完全干燥巷壁温度的加权得到。在此基础上，根据热湿平衡原理，建立风流与巷道的传热和传质模型，运用中心差分

6、格式推导出巷道风流温湿度的非稳态理论解。基于计算实例，运用maple数学软件编制计算程序计算风流温湿度，并分析了围岩内部温度、壁面温度、风流温湿度的变化规律。结果表明：（1）风流温度随巷道轴向距离增加，且增加幅度逐渐减小。含湿量随轴向距离大致呈线性增加。（2）巷道潮湿程度高，风温越低，含湿量越高，风流的焓值越高。（3）巷道表面潮湿程度过高时，由于水分蒸发的影响可能出现壁温低于风温的现象，但此时传热方向仍为围岩向风流散热。（4）增大风量可以降低风流温度，但并不呈线性关系，随着风量增加降低幅度越来越小。（5）通风时间对围岩温度和风流温湿度的影响

7、大于风速和壁面潮湿系数的影响。另一种是利用不稳定换热系数计算围岩散热量。根据井下风流温湿度的变化特点，提出了分多个区间将风流含湿量多元线性回归成风流温度与相对湿度的二元一次函数，基于风流焓值方程得到通风时间小于1a与大于1a的巷道末端风流温度计算式。基于计算资料中的实例，与资料中的计算结果对比来验证计算精度，结果表明本文计算结果精度优于资料中的结果。得到的计算式较前一种简便，适合工程实践。关键词：热害矿井，风温预测，围岩散热，热湿交换，变化规律iABSTRACTHowtoaccuratelypredicatetheairflowtemper

8、atureinhightemperaturemineisalwaysadifficultproblemthatpuzzlesthemineair-conditioningdesi