循环流化床壁面对流传热系数冷态测定方法

主要开展冷态循环流化床壁面对流传热系数测定的试验研究,该研究方法有利于观察分析和传热系数的简化测定。通过内置循环热水的金属铝板替换有机壁面,在不同的物料及不同的风量工况下研究铝板壁面对流传热系数的变化规律。通过定性对比分析,提出平衡传热过程中优化粒径范围与主床风量范围,为进一步有效地测定对流传热系数提供测定方法。     

巷道围岩温度分布及调热圈半径的影响因素分析

分析了巷道壁面水分蒸发情况下通风时间、岩石的热物理性质、巷道几何尺寸、巷道风流与围岩壁面的对流换热系数、壁面湿度系数与风流相对湿度的变化对围岩温度分布及调热圈半径的影响。随着通风时间的延长 ,围岩冷却范围逐渐向围岩内部推移 ,推移速度逐渐降低 ;巷道壁面水分蒸发和风流相对湿度对靠近壁面处围岩温度分布影响很大 ,但对深部围岩温度分布的影响逐渐变小 ,所以对调热圈半径的影响很小 ;岩石导温系数对调热圈半径及其内部的温度分布影响较大。巷道壁面风流与围岩的换热系数和巷道的几何尺寸对巷道围岩的冷却范围影响非常小。     

竖井结构中壁面温度对火灾烟气运动影响的计算研究

使用大涡模拟方法研究了不同壁面温度条件下,竖井结构中,竖直壁面间的火灾热烟气和空气运动规律及温度场分布。并讨论了造成分布差异的原因。研究表明,流场中速度、温度和混合分数等参数受燃烧产生的热羽流和壁面温差引起的对流共同影响。温差越大,流场流动速度越大,流场的规律性越强,热烟气在流场中的蔓延速度越快。在温度方面,温度分布随流场变化而呈现不同规律,这里着重讨论了一侧壁面温度不同引起的另一侧壁面附近流场的温度变化。     

掘进巷道瓦斯分布数值实验研究

根据局部通风流场特点确定适合矿井局部通风掘进巷道工作面瓦斯与风流质量交换的数学模型,在近壁面使用标准壁面函数法解决近壁面的流动,在湍流充分发展区,使用RNG k-ε双方程湍流模型;讨论考虑巷道支护的情况下壁面粗糙度的影响,确定矿井掘进工作面局部通风模型网格划分的方法、掘进头瓦斯涌出的边界条件;利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对掘进工作面的风流与瓦斯的混合过程进行了模拟;得出不同瓦斯涌出量情况下掘进巷道工作面风流分布和瓦斯浓度的分布规律。研究表明:瓦斯涌出量和风速对流场分布有影响,随着瓦斯涌出量的增大和风速的降低,瓦斯对流场的影响越来越明显。     

双火源条件下的XPS火蔓延速率研究

为研究挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)双火源火焰迁移规律,在不同间距(0.5cm~8cm)的情况下,进行了竖直和水平方向的系列实验。研究发现:火蔓延速率和质量损失速率均随间距先上升后缓慢下降;在竖直方向实验中,火蔓延速率极值点右偏移于质量损失极值点。基于双火源条件下所得到的热解区传热系数,计算出火蔓延速率,进而分析火蔓延速率计算式中对流项和辐射项,得出火蔓延速率随间距的变化主要受控于传热系数。依据此结论解释了火蔓延速率和质量损失趋势相似但两者极值点偏移不同的原因。     

掘进巷道中可控循环通风的素流传质分析

随着矿井开采深度和范围的增大,巷道掘进传统的通风方法在经济上和技术上都会遇到一定困难。可控循环通风方法是以满足卫生标准为前提,使一部分被污染的风流净化后循环使用或者直接循环使用,达到加大工作面风量的目的。早在70年代初,国内外就对掘进巷道的可控循环通风进行了研究,积累了很多研究成果和实践经     

静压差法在煤矿主要通风机风量测定中的应用

风量是反映煤矿主要通风机性能优劣的主要参数之一,也是煤矿选择主要通风机的主要依据.风量测定是煤矿主要通风机安全技术性能测定的重要环节之一,能否准确测定风量将直接影响到煤矿主要通风机安全技术性能测定的成败.本文简要分析了目前广泛采用风量测定方法的局限性,介绍了静压差法测定风量的原理及验证效果,提出了采用静压差法测定风量时应注意的一些事项.     

机械通风条件下细水雾抑制酒精火的试验研究

通过全尺寸模拟试验研究了细水雾和机械通风共同作用下小室酒精池火的特性以及机械通风风量和风速等对细水雾抑制酒精池火的影响.试验中通过改变变频器频率来调节机械通风的风量和风速,获取不同机械通风条件下细水雾抑制酒精火的温度、热辐射强度、总热流强度以及O2和CO体积分数等特性参数,并分析讨论了机械通风对细水雾抑制酒精池火的影响.结果表明:随着机械通风量的增加,烟气平均升温速率和平均降温速率线性下降,细水雾施加后对火场对流传热的抑制作用更加明显;同时,机械通风使得火场O2体积分数更接近环境大气值,细水雾施加之后CO的生成量明显降低;机械通风不影响细水雾控火效果,并有助于和细水雾灭火系统共同保障火场安全.     

变频调风时通风系统风量可靠性评价数学模型

以合格的风量范围为视角对风机变频调风时通风系统风量的可靠性进行理论研究,基于大数定律,充分考虑风量波动性的同时,可将概率向频数比率转化,以此对变频调风的分支风量可靠度进行定义。推导了对自然风压考虑与否的两种常态频率风量与所需频率风量的转换公式,基于此,通过测量常态频率的风量,预测所需频率风量的可靠度,进而在风机调频前对未知可靠度进行预判。以分支数为行、测量次数为列,推导并构建通风系统的风量可靠度矩阵和可靠值矩阵,前者强调超限次数,后者强调超限额,从理论上分析了其与风机频率的关系,并基于转换公式预测所需频率可靠度/值矩阵。     

回采采空区自燃的早期过程及数值模拟分析

用对流问题的迎风有限元方法结合图形显示技术，求解了采空区漏风渗流移动方程和氧浓度消耗与扩散方程（数值模型），描述了采宽区自燃早期的漏风流态和氧浓度分布特征，用高氧浓度区与蓄热区的叠加确定采空区自燃氧化带。该模型能分析在不同漏风条件下自燃氧化带的形状变化及自然发火危险位置；工作面进度和工作面风量与自燃氧化带范围具有连续的依赖关系，为研究采空区自然发火早期成长过程，合理控制工作面进度等提供一种辅助分析手段，有利于从根本上预防采空区自然发火。     

矿井巷道对流换热系数的现场测定

对流换热系数是计算围岩壁面与风流之间热交换量的重要参数。根据矿井风流与围岩热湿交换理论,提出测算井下巷道平均对流换热系数的方法。并在现场进行实测,通过对实测结果的回归分析,得出U型钢支护、断面形状为半圆拱以及工字钢支护、断面形状为梯形的巷道平均对流换热系数的简化计算式。并且当风速一定时,U型钢支护、断面形状为半圆拱的巷道平均对流换热系数值比工字钢支护、断面形状为梯形的要小;在这两种巷道条件下,其平均对流换热系数都随平均风速的增加而增大。     

采煤工作面漏风通道参数研究与应用

采煤工作面漏风会导致采空区缓慢自燃氧化以及有毒有害气体涌入工作面,造成采空区自然发火及工作面工作人员中毒窒息的可能性.工作面不同进风风量下工作面漏风情况会不同.为了具体研究工作面不同进风风量下的漏风情况,测定了元堡煤矿1901工作面停采期间各漏风通道的漏风量,建立了工作面漏风通道网络模型;根据风网解算原理及风阻计算公式计算出各分支风阻及风量值;利用风网解算软件计算出不同风量下工作面漏风通道的风量值.结果发现:元堡煤矿1901工作面风量在500 - 1500m3/min范围内变化时各漏风通道风量占工作面总进风量的比重几乎不变;采空区两巷由于已经打好密闭,漏风较小;工作面中部由于老顶来压漏风量较大,是堵漏风重点.     

高海拔矿山掘进工作面尾气运移规律数值模拟

为了综合描述高海拔矿井掘进工程中内燃机尾气污染的影响范围和扩散规律,为高原矿井掘进工程施工过程中的通风方案设计提供需风量等关键数据,在对高原作业条件下内燃机械的工况与排放规律进行测定分析的基础上,采用Fluent软件对工作面的尾气运移规律进行了数值模拟,得出了掘进工作面需风量与内燃机工作功率之间的量化关系。结果表明:高海拔矿山掘进工作面的主要污染源为内燃机燃烧不充分所造成的CO排放,且其排放量在内燃机额定工况范围内随转速增大而增加;通过数值模拟过程可以得出巷道中风筒出口需风量与内燃机功率呈正相关性,因而高海拔地区矿山的掘进工程中,可以通过增大压入式通风量的方法解决巷道内尾气污染问题。     

不同能量载荷下球罐壁面响应的数值研究

容器爆炸碎片是造成化工企业多米诺效应的重要原因之一,研究不同能量载荷下容器壁面响应规律有助于分析事故原因及碎片形成机理。本研究以化工企业常用的储存容器球罐为研究对象,利用LS-DYNA软件对不同能量载荷下球罐壁面响应过程进行数值分析,研究表明球罐壁面在不同的爆炸载荷下出现不同的响应结果,因此可以根据容器响应后果来判定爆炸载荷的临界值;根据能量守恒可以对发生破裂的球形容器形成碎片过程中不同时刻的动能进行追踪,该结果可以为判定碎片发生多米诺效应的可能性提供参考。     

基于风量-风压复合特征的通风系统阻变型故障诊断

为了避免风量单一特征进行故障位置诊断的不适定性,提出基于风量-风压复合特征的故障位置诊断方法,实现特征信息的多维互补,提高故障位置诊断的准确度。利用蒙特卡洛方法生成大致满足实际故障风阻值分布的故障仿真样本,为了避免不同变量之间不同量纲、不同数量级造成的数据损失,对原始风量、风压数据进行标准化处理,并分别以风量单一特征、风压单一特征、风量-风压复合特征作为支持向量机（SVM）的输入,构建通风系统阻变型故障位置诊断模型。通过故障模拟实验研究表明:风量、风压单一特征进行故障位置诊断的准确度分别为89.80%,90.34%,风量-风压复合特征进行故障位置诊断的准确度为98.23%,说明风量-风压复合特征进行故障诊断可以消除风量、风压单一特征进行故障诊断的不适定性,提高故障诊断的准确度。     

高温矿井湿润巷道表面与风流间热湿交换分析与简化计算

高温矿井巷道与风流间同时存在显热交换与潜热交换。相对于显热交换量,潜热交换量计算参数难以获得,致使巷道表面热湿交换量计算过程繁琐。为简化计算,对巷道热湿交换体系内显热、潜热交换与表面温度、空气状态温湿度的关系进行分析,通过饱和水蒸气分压力与温度的关系引入Lewis关系,将对流质交换系数用对流换热系数的函数关系表示,饱和水蒸气分压力用温度的函数关系表示,进而将潜热交换量表示成对流换热系数、壁面温度及风流状态露点温度的函数,将对流显热交换量与潜热交换量的计算有机结合;并针对高温矿井的客观条件,对潜热交换量计算式进行了适度的简化与误差修正,得出了精度满足工程计算要求的潜热及全热量简化计算式。同时分析了不同情况下全热简化计算式计算出的净热交换量的传递趋向,明确了不同矿井巷道表面温度及风流温度下,巷道表面水分蒸发需热量的取向。     

关于有效风量率概念的探讨

矿井有效风量率是评价通风系统的一个主要技术指标,通过测定计算来发现通风系统上存在的问题和采取相应的措施,保证工作面排除粉尘和有毒有害气体所必需的风速和风量,不断改善劳动条件。因此要求有效风量率这个指标必须目的明确、概念清楚,起到便于测定、指导措施的作用。根据几年来的实践,我们认为把有效风量率这个指标,作为检查矿井风量的利用程度或漏风程度是合理的,两者之间必须符合下列关系:     

大型地下洞室施工期间排烟数值分析及需风量计算方法研究

对大断面洞室在爆破后工作面烟气快速达标的影响因素进行了事故树分析,基于分析的要素运用Fluent仿真模拟软件对其开挖爆破后的通风排烟进行了仿真模拟。通过改变风筒的风量值,对不同断面的洞室进行了数值模拟试验。结果表明:大断面洞室烟气稀释时,不同的风筒送风量导致排烟时间不同,但总需风量体积基本保持定值;对总需风量体积影响较大的因素是洞室的全断面;洞室内距掌子面200 m左右范围内风速方向、大小不断变化,形成涡流。将数值试验结果与已有的矿用风量计算公式进行对比分析,并对其进行修正,得出大断面洞室在爆破开挖时,稀释烟气所需总风量计算公式,该公式适用于断面在200~600 m2的大型地下洞室爆破后排烟需风量的计算。     

高海拔环境对链条燃煤锅炉燃烧及传热的影响

研究了高海拔地区链条燃煤锅炉的燃烧过程、燃烧机理,分析了高海拔环境对水分析出、挥发份析出、焦碳燃烧的影响,并从传热学的角度分析了高海拔环境对链条燃煤锅炉炉膛辐射传热和对流的影响。缺少改进的措施和建议。建议在设计时,适当增加炉膛容积和尾部烟道的截面积;运行时,合理送风和调节风量。     

某矿通风系统的改进与优化

通过对某矿通风系统现状分析和通风参数的测定,确认该矿井下通风系统存在的主要问题是：有效风量低,污风串联和污风循环严重,导致作业点通风效果差,部分作业地点空气中CO、NO2和CO2含量超过“GB16424-1996金属非金属地下矿山安全规程”规定标准;根据测定、分析和计算,结合该矿的实际情况,提出了改善矿山通风状况的多种可行性方案,并对这些方案采用计算机通风网络解算与优化,经方案比较,提出了井下通风系统改进与优化设计的最佳方案和通风系统的管理措施。