温湿度独立控制深井降温系统研究

With the exhaustion of shallow surface resources，most under ground mines in china have transferred to deep mining. Because of increased exploitation depth and other heat and moisture source's exothermic function，high temperature and high humidity heat-harm has become outstanding problem which restrict safety production.. The main reason to cause high temperature and high humidity is the surrounding rock heat and moisture diffusion. Based on Luikov’s coupled equations in heat and moisture transfer, a mathematical model for the process of heat and mass transfer in moist porous mediums is analysed on a thoretical basis as well as by numerical simulation and field engineering tests. . According to the status that mine cooling system can’t fully satisfy low energy consumption and the humidity requirement,a temperature and humidity independent control cooling system in deep mine is proposed.In the system,sensible load is undertaken by the natural cool source and the artificial cool source to take high temperature cold water.Moisture load is undertaken by desiccant dehumidification. waste heat is adopted as regeneration heat source. . The technology implements low running costs and large energy saving, with high social and economic benefits.

随着浅地表资源的逐渐枯竭，我国大多数矿山已转入深部开采。由于采掘深度的增加和其他热湿源的放热放湿作用，高温高湿已成为制约深井安全生产的突出问题。. 围岩散热散湿是导致矿井高温高湿的主要原因。基于Luikov热湿耦合传递方程，建立围岩和矿井风流的热湿交换耦合传递过程数学模型，通过理论分析、数值模拟和现场测试揭示围岩与风流热湿传递过程规律，在此基础上，分析送风参数对深井风流速度场、温度场和湿度场的影响规律。. 在围岩与矿井风流热湿交换的研究基础上，针对传统矿井降温系统能耗大和工作面湿度大的问题，结合深井特殊环境及要求，研制了温湿度独立控制新型降湿系统。该系统由天然冷源和高COP的高温冷水机组承担显热负荷，由转轮除湿机承担潜热负荷，并利用深井余热废热作为转轮除湿的再生热源。. 研究结果可为深井高温高湿热害治理开辟了新的技术途径，并在节能及改善环境方面具有重要的意义

由于长期开采，浅部资源日渐枯竭，很多矿井开采不得不向深部发展，由于采掘深度的增加和其它热源的放热作用，高温热害已成为制约深井安全生产的突出问题。针对传统的矿井降温系统存在除湿能力不足的问题，提出了温湿度独立控制深井降温系统。项目研究了深井围岩热量产生机理，热量迁移的机理以及温湿度独立控制深井降温系统。主要研究内容和取得成果总结如下：.首先，项目对深井围岩传热机理进行研究：①建立了干燥围岩的非稳态导热方程，数值模拟得到围岩温度场的分布规律，并研究了通风时间、围岩导热系数、围岩径向位移、风流温度和原始岩温对围岩温度场的影响；②建立了深井围岩渗流和传热耦合模型，数值模拟得到了深井围岩温度场的分布规律, 并分析了通风时间、围岩孔隙率、围岩渗透率、固体导热系数、围岩初温和通风温度对温度场分布的影响。.其次，对深井热量迁移的机理进行研究：①通过理论分析，推导出深井风流对流换热的相似判据；②搭建了深井风流对流换热相似模拟实验系统，研究了不同巷道壁温、不同入口风速以及入口温度对对流换热系数的影响；③利用相关分析的方法，分析了巷道壁温、入口风速和巷道平均风流温度对对流换热系数的影响程度，在此基础上，得到了深井风流对流换热实验关联式。.最后，对项目提出的温湿度独立控制深井降温系统及关键部件的特性进行了研究：①通过热力学理论分析，构建了温湿度独立控制深井降温系统，系统由前表冷器、转轮除湿机、后表冷器及风机组成；②实验研究了温湿度独立控制深井降温系统中转轮除湿机这一关键部件的热力学特性，以除湿量、除湿率、显热量、显热能效比和除湿能效比为转轮除湿机的性能评价指标，对多种运行参数对转轮除湿机性能的综合影响进行了研究；③以系统除湿量、系统除湿率、系统制冷量、系统全热效率和系统热力系数作为性能评价指标，通过实验研究了主要运行参数对温湿度独立控制深井降温系统性能的影响。