礦井通風(fēng)與安全第8章礦井空氣調(diào)節(jié)概論

1、第八章第八章礦井空氣調(diào)節(jié)概論礦井空氣調(diào)節(jié)概論 礦井空氣調(diào)節(jié)是改善礦內(nèi)氣候條件的主要技術(shù)措施礦井空氣調(diào)節(jié)是改善礦內(nèi)氣候條件的主要技術(shù)措施之一。其主要內(nèi)容包括兩方面：一是對冬季寒冷地區(qū)，之一。其主要內(nèi)容包括兩方面：一是對冬季寒冷地區(qū)，當(dāng)井筒入風(fēng)溫度低于當(dāng)井筒入風(fēng)溫度低于22時(shí)，對井口空氣進(jìn)行預(yù)熱；二是時(shí)，對井口空氣進(jìn)行預(yù)熱；二是對高溫礦井用風(fēng)地點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)溫調(diào)節(jié)，以達(dá)到對高溫礦井用風(fēng)地點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)溫調(diào)節(jié)，以達(dá)到規(guī)程規(guī)程規(guī)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。定的標(biāo)準(zhǔn)。第一節(jié)第一節(jié) 井口空氣加熱井口空氣加熱一、井口空氣加熱方式一、井口空氣加熱方式 井口一般采用空氣加熱器對冷空氣進(jìn)行加熱，其加熱方式井口一般采用空氣加熱器對冷空氣進(jìn)行加

2、熱，其加熱方式有兩種。有兩種。1.1.井口房不密閉的加熱方式井口房不密閉的加熱方式 當(dāng)井口房不宜密閉時(shí)，被加熱的空氣需設(shè)置專用的通風(fēng)機(jī)當(dāng)井口房不宜密閉時(shí)，被加熱的空氣需設(shè)置專用的通風(fēng)機(jī)送入井筒或井口房。這種方式按冷、熱風(fēng)混合的地點(diǎn)不同，送入井筒或井口房。這種方式按冷、熱風(fēng)混合的地點(diǎn)不同，又分以下三種情況：又分以下三種情況：（1 1）冷、熱風(fēng)在井筒內(nèi)混合）冷、熱風(fēng)在井筒內(nèi)混合: : 這種布置方式是將被加熱的空這種布置方式是將被加熱的空氣通過專用通風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)道送入井口以下氣通過專用通風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)道送入井口以下2m2m處，在井筒內(nèi)處，在井筒內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)和冷風(fēng)的混合，如圖進(jìn)行熱風(fēng)和冷風(fēng)的混合，如圖8-1-

3、18-1-1所示。所示。（2 2）冷、熱風(fēng)在井口房內(nèi)混合）冷、熱風(fēng)在井口房內(nèi)混合: : 這種布置方式是將熱風(fēng)直接這種布置方式是將熱風(fēng)直接送入井口房內(nèi)進(jìn)行混合，使混合后的空氣溫度達(dá)到送入井口房內(nèi)進(jìn)行混合，使混合后的空氣溫度達(dá)到22以上以上后再進(jìn)入井筒，如圖后再進(jìn)入井筒，如圖8-1-28-1-2所示。所示。（3 3）冷、熱風(fēng)在井口房和井筒內(nèi)同時(shí)混合）冷、熱風(fēng)在井口房和井筒內(nèi)同時(shí)混合 這種布置方式是前兩種方式的結(jié)合，它將大部分熱風(fēng)送這種布置方式是前兩種方式的結(jié)合，它將大部分熱風(fēng)送入井筒內(nèi)混合，而將小部分熱風(fēng)送入井口房內(nèi)混合，其入井筒內(nèi)混合，而將小部分熱風(fēng)送入井口房內(nèi)混合，其布置方式如圖布置方式如圖8

4、-1-38-1-3所示。以上三種方式相所示。以上三種方式相比較比較，第一，第一種方式冷、熱風(fēng)混合效果較好，通風(fēng)機(jī)噪聲對井口房的種方式冷、熱風(fēng)混合效果較好，通風(fēng)機(jī)噪聲對井口房的影響相對較小，但井口房風(fēng)速大、風(fēng)溫低，井口作業(yè)人影響相對較小，但井口房風(fēng)速大、風(fēng)溫低，井口作業(yè)人員的工作條件差，而且井筒熱風(fēng)口對面井壁、上部罐座員的工作條件差，而且井筒熱風(fēng)口對面井壁、上部罐座和罐頂保險(xiǎn)裝置有凍冰危險(xiǎn)；第二種方式井口房工作條和罐頂保險(xiǎn)裝置有凍冰危險(xiǎn)；第二種方式井口房工作條件有所改善，上部罐座和罐頂保險(xiǎn)裝置凍冰危險(xiǎn)減少，件有所改善，上部罐座和罐頂保險(xiǎn)裝置凍冰危險(xiǎn)減少，但冷、熱風(fēng)的混合效果不如前者，而且井口房內(nèi)

5、風(fēng)速較但冷、熱風(fēng)的混合效果不如前者，而且井口房內(nèi)風(fēng)速較大，尤其是通風(fēng)機(jī)的噪聲對井口的通訊信號影響較大；大，尤其是通風(fēng)機(jī)的噪聲對井口的通訊信號影響較大；第三種方式綜合了前兩種的優(yōu)點(diǎn)，而避免了其缺點(diǎn)，但第三種方式綜合了前兩種的優(yōu)點(diǎn)，而避免了其缺點(diǎn)，但管理較為復(fù)雜。管理較為復(fù)雜。 圖 8-1-21通風(fēng)機(jī)房；通風(fēng)機(jī)房；2空氣加熱室；空氣加熱室；3空氣加熱器；空氣加熱器；4通風(fēng)機(jī)；通風(fēng)機(jī)；5井筒井筒 圖 8-1-1 1通風(fēng)機(jī)房；通風(fēng)機(jī)房；2空氣加熱室；空氣加熱室；3空氣加熱空氣加熱器；器；4通風(fēng)機(jī)；通風(fēng)機(jī)；5熱風(fēng)道；熱風(fēng)道；6井筒井筒 圖8-1-3 1通風(fēng)機(jī)房；通風(fēng)機(jī)房；2空氣加熱室；空氣加熱室；3空氣

6、加熱器；空氣加熱器；4通風(fēng)機(jī)；通風(fēng)機(jī)；5熱風(fēng)道；熱風(fēng)道；6井筒。井筒。 2.2.井口房密閉的加熱方式井口房密閉的加熱方式 當(dāng)井口房有條件密閉時(shí)，熱風(fēng)可依靠礦井主要通風(fēng)機(jī)的當(dāng)井口房有條件密閉時(shí)，熱風(fēng)可依靠礦井主要通風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用而進(jìn)入井口房和井筒，而不需設(shè)置專用的通風(fēng)負(fù)壓作用而進(jìn)入井口房和井筒，而不需設(shè)置專用的通風(fēng)機(jī)送風(fēng)。采用這種方式，大多是在井口房內(nèi)直接設(shè)置空機(jī)送風(fēng)。采用這種方式，大多是在井口房內(nèi)直接設(shè)置空氣加熱器，讓冷、熱風(fēng)在井口房內(nèi)進(jìn)行混合。氣加熱器，讓冷、熱風(fēng)在井口房內(nèi)進(jìn)行混合。 對于大型礦井，當(dāng)井筒進(jìn)風(fēng)量較大時(shí)，為了使井口房風(fēng)對于大型礦井，當(dāng)井筒進(jìn)風(fēng)量較大時(shí)，為了使井口房風(fēng)速不超限，可

7、在井口房外建立冷風(fēng)塔和冷風(fēng)道，讓一部速不超限，可在井口房外建立冷風(fēng)塔和冷風(fēng)道，讓一部分冷風(fēng)先經(jīng)過冷風(fēng)道直接進(jìn)入井筒，使冷、熱風(fēng)即在井分冷風(fēng)先經(jīng)過冷風(fēng)道直接進(jìn)入井筒，使冷、熱風(fēng)即在井口房混合又在井筒內(nèi)混合。采用這種方式時(shí)，應(yīng)注意防口房混合又在井筒內(nèi)混合。采用這種方式時(shí)，應(yīng)注意防止冷風(fēng)道與井筒聯(lián)接處結(jié)冰。止冷風(fēng)道與井筒聯(lián)接處結(jié)冰。 井口房不密閉與井口房密閉這兩種井口空氣加熱方式相井口房不密閉與井口房密閉這兩種井口空氣加熱方式相比，其優(yōu)缺點(diǎn)見表比，其優(yōu)缺點(diǎn)見表8-1-18-1-1。 井口空氣加井口空氣加熱方式熱方式優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn) 缺缺 點(diǎn)點(diǎn)井口房不密井口房不密閉時(shí)閉時(shí) 1 1井口房不要求密閉；井口房不要

8、求密閉；2 2可建立可建立獨(dú)立的空氣加熱室，布置較為靈活；獨(dú)立的空氣加熱室，布置較為靈活；3 3在相同風(fēng)量下，所需空氣加熱器在相同風(fēng)量下，所需空氣加熱器的的片數(shù)少。片數(shù)少。1 1井口房不要求密閉；井口房不要求密閉；2 2可建立獨(dú)立的空氣加可建立獨(dú)立的空氣加熱室，布置較為靈活；熱室，布置較為靈活；3 3在相同風(fēng)量下，所需在相同風(fēng)量下，所需空氣加熱器的片數(shù)少?？諝饧訜崞鞯钠瑪?shù)少。井口房密閉井口房密閉時(shí)時(shí) 1 1井口房工作條件好；井口房工作條件好；2 2不需設(shè)不需設(shè)置專用通風(fēng)機(jī)，設(shè)備投資少。置專用通風(fēng)機(jī)，設(shè)備投資少。1 1井口房密閉增加礦井井口房密閉增加礦井通風(fēng)阻力；通風(fēng)阻力；2 2井口房漏風(fēng)管理較

9、為井口房漏風(fēng)管理較為麻煩。麻煩。 表8-1-1 井口空氣加熱方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較表二、空氣加熱量的計(jì)算二、空氣加熱量的計(jì)算1.1.計(jì)算參數(shù)的確定計(jì)算參數(shù)的確定(1)(1)室外冷風(fēng)計(jì)算溫度的確定。井口空氣防凍加熱的室外冷風(fēng)計(jì)算溫室外冷風(fēng)計(jì)算溫度的確定。井口空氣防凍加熱的室外冷風(fēng)計(jì)算溫度，通常按下述原則確定：立井和斜井采用歷年極端最低溫度的度，通常按下述原則確定：立井和斜井采用歷年極端最低溫度的平均值；平硐采用歷年極端最低溫度平均值與采暖室外計(jì)算溫度平均值；平硐采用歷年極端最低溫度平均值與采暖室外計(jì)算溫度二者的平均值。二者的平均值。(2)(2)空氣加熱器出口熱風(fēng)溫度的確定。通過空氣加熱器后的熱風(fēng)溫度，

10、空氣加熱器出口熱風(fēng)溫度的確定。通過空氣加熱器后的熱風(fēng)溫度，根據(jù)井口空氣加熱方式按表根據(jù)井口空氣加熱方式按表8-1-28-1-2確定。確定。送風(fēng)地點(diǎn)送風(fēng)地點(diǎn) 熱風(fēng)溫度熱風(fēng)溫度() 送風(fēng)地點(diǎn)送風(fēng)地點(diǎn) 熱風(fēng)溫度熱風(fēng)溫度()立井井筒立井井筒 6070 正壓進(jìn)入井正壓進(jìn)入井口房口房2030 斜井或平斜井或平硐硐 4050 負(fù)壓進(jìn)入井負(fù)壓進(jìn)入井口房口房 1020 表表8-1-2 空氣加熱器后熱風(fēng)溫度的確定空氣加熱器后熱風(fēng)溫度的確定2.2.空氣加熱量的計(jì)算空氣加熱量的計(jì)算 井口空氣加熱量包括基本加熱量和附加熱損失兩部分，其井口空氣加熱量包括基本加熱量和附加熱損失兩部分，其中附加熱損失包括熱風(fēng)道、通風(fēng)機(jī)殼及井

11、口房外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中附加熱損失包括熱風(fēng)道、通風(fēng)機(jī)殼及井口房外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失等。的熱損失等。 基本加熱量即為加熱冷風(fēng)所需的熱量，在設(shè)計(jì)中，一般附基本加熱量即為加熱冷風(fēng)所需的熱量，在設(shè)計(jì)中，一般附加熱損失可不單獨(dú)計(jì)算，總加熱量可按基本加熱量乘以一加熱損失可不單獨(dú)計(jì)算，總加熱量可按基本加熱量乘以一個(gè)系數(shù)求得。個(gè)系數(shù)求得。 即總加熱量即總加熱量Q Q，可按公式（，可按公式（8-1-18-1-1）計(jì)算：）計(jì)算： ，KW (8-1-1)KW (8-1-1) M M井筒進(jìn)風(fēng)量，井筒進(jìn)風(fēng)量，Kg/sKg/s；C CP P空氣定壓比熱，空氣定壓比熱，C Cp p=1.01 KJ/=1.01 KJ/（KgKKgK）

12、。）。熱量損失系數(shù)，井口房不密閉時(shí)熱量損失系數(shù)，井口房不密閉時(shí)=1.05=1.051.101.10，密閉時(shí)，密閉時(shí)=1.10=5；t th h冷、熱風(fēng)混冷、熱風(fēng)混合后空氣溫度，可取合后空氣溫度，可取22；t tl l室外冷風(fēng)溫度，室外冷風(fēng)溫度，； )(lhpttMCQ三、空氣加熱器的選擇計(jì)算三、空氣加熱器的選擇計(jì)算1.1.基本計(jì)算公式基本計(jì)算公式(1) (1) 通過空氣加熱器的風(fēng)量通過空氣加熱器的風(fēng)量 ，Kg/s Kg/s （8-1-38-1-3） M M1 1通過空氣加熱器的風(fēng)量，通過空氣加熱器的風(fēng)量，Kg/sKg/s；t th0h0加熱后加熱器出口熱風(fēng)溫加熱后加熱器出

13、口熱風(fēng)溫度，度，按表，按表8-1-28-1-2選??；其余符號意義同前。選?。黄溆喾栆饬x同前。(2)(2)空氣加熱器能夠供給的熱量空氣加熱器能夠供給的熱量 Q QkSkSt tp p， KW (8-1-4)KW (8-1-4) Q Q空氣加熱器能夠供給的熱量，空氣加熱器能夠供給的熱量，KWKW； K K 空氣加熱器的傳熱系空氣加熱器的傳熱系數(shù)，數(shù)，KW/KW/（m m2 2KK）；）；S S 空氣加熱器的散熱面積，空氣加熱器的散熱面積，m m2 2；t tp p熱媒與熱媒與空氣間的平均溫差，空氣間的平均溫差，。 當(dāng)熱媒為蒸汽時(shí)：當(dāng)熱媒為蒸汽時(shí)：t tp p=t=tv v-(t-(tl l+t+

14、th0h0)/2, (8-1-5) )/2, (8-1-5) 當(dāng)熱媒為熱水時(shí)：當(dāng)熱媒為熱水時(shí)：t tp p=(t=(tw1w1+t+tw2w2)/2-(t)/2-(te e+t+thoho)/2)/2， (8-1-6) (8-1-6) t tv v飽和蒸汽溫度，飽和蒸汽溫度，；t tw1w1、t tw2w2熱水供水和回水溫度，熱水供水和回水溫度，； 其其余符號意義同前。余符號意義同前。 lhlhttttMM01空氣加熱器常用的在不同壓力下的飽和蒸汽溫度，見表空氣加熱器常用的在不同壓力下的飽和蒸汽溫度，見表8-1-38-1-32.2.選擇計(jì)算步驟選擇計(jì)算步驟 空氣加熱器的選擇計(jì)算可按下述方法和步

15、驟進(jìn)行：空氣加熱器的選擇計(jì)算可按下述方法和步驟進(jìn)行：初選加熱器的型號初選加熱器的型號 初選加熱器的型號首先應(yīng)假定通過空氣加熱器的質(zhì)量初選加熱器的型號首先應(yīng)假定通過空氣加熱器的質(zhì)量流速流速( (vv)，一般井口房不密閉時(shí)，一般井口房不密閉時(shí)(v)(v)可選可選4 48Kg/m8Kg/m2 2.s,.s,井口房密閉時(shí)井口房密閉時(shí)(v)(v)可選可選2 24Kg/m4Kg/m2 2.s.s。然后按然后按下式求出加熱器所需的有效通風(fēng)截面積下式求出加熱器所需的有效通風(fēng)截面積S S： S SM M1 1/(v)/(v)，m m2 2 (8-1-7) (8-1-7) 在加熱器的型號初步選定之后，即可根據(jù)加熱

16、器實(shí)際的有在加熱器的型號初步選定之后，即可根據(jù)加熱器實(shí)際的有效通風(fēng)截面效通風(fēng)截面積，算出實(shí)際的積，算出實(shí)際的(v)(v)值。值。蒸汽壓力蒸汽壓力(KPa) 30 98 196 245 294 343392 飽和蒸汽溫度飽和蒸汽溫度() 100 119.6132.8 138.2 142.9147.2151 表表8-1-3 不同壓力下的飽和蒸汽溫度不同壓力下的飽和蒸汽溫度（2 2）計(jì)算加熱器的傳熱系數(shù)）計(jì)算加熱器的傳熱系數(shù) 表表8-1-48-1-4中列舉了部分國產(chǎn)空氣加熱器傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)公式，中列舉了部分國產(chǎn)空氣加熱器傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)公式，供學(xué)習(xí)時(shí)參考，更詳細(xì)的資料請查閱有關(guān)手冊。如果有的供學(xué)習(xí)時(shí)參

17、考，更詳細(xì)的資料請查閱有關(guān)手冊。如果有的產(chǎn)品在整理傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)公式時(shí)，用的不是質(zhì)量流速產(chǎn)品在整理傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)公式時(shí)，用的不是質(zhì)量流速（vv），而是迎面風(fēng)速），而是迎面風(fēng)速v vy y, ,則應(yīng)根據(jù)加熱器有效截面積與則應(yīng)根據(jù)加熱器有效截面積與迎風(fēng)面積之比迎風(fēng)面積之比值（值（稱為有效截面系數(shù)），使用關(guān)系式，稱為有效截面系數(shù)），使用關(guān)系式，由由vv求出求出v vy y后，再計(jì)算傳熱系數(shù)。后，再計(jì)算傳熱系數(shù)。 如果熱媒為熱水，則在傳熱系數(shù)的計(jì)算公式中還要用到管如果熱媒為熱水，則在傳熱系數(shù)的計(jì)算公式中還要用到管內(nèi)水流速內(nèi)水流速V VW W。加熱器管內(nèi)水流速可按下式計(jì)算：。加熱器管內(nèi)水流速可按下式計(jì)算：

18、m/s (8-1-8)m/s (8-1-8)V VW W加熱器管內(nèi)水的實(shí)際流速，加熱器管內(nèi)水的實(shí)際流速，m/sm/s；S Sw w空氣加熱器熱媒通空氣加熱器熱媒通過的截面積，過的截面積，m m2 2； CC水的比熱，水的比熱，C C 4.1868KJ/KgK4.1868KJ/KgK。 其余符號意義同前。其余符號意義同前。 32110110)()(wwwhpWttCSttCMV加熱器型號加熱器型號 熱媒熱媒 傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)K(W/m2K) 空氣阻力空氣阻力H(Pa) 熱水阻力熱水阻力h(KPa) 5、6、10D 5、6、10ZSRZ型型 5、6、10X 7D 7Z 7X 蒸汽蒸汽 146(v)

19、0.49146(v)0.49145(v)0.532143(v)0.51146(v)0.4915.1(v)0.571 1.76(v)1.9981.47(v)1.980.88(v)2.122.06(v)1.172.94(v)1.521.37(v)1.917 D型：型：15.2VW1.96Z、X型：型：15.2VW1.96 BA/2SRL型型 BA/3 BA/2 BA/3 蒸汽蒸汽 熱水熱水 15.2(v)0.5015.1(v)0.4316.5(v)0.2414.5(v)0.291.71(v)1.673.03(v)1.621.5(v)1.582.9(v)1.58表表8-1-4 部分國產(chǎn)空氣加熱器的傳

20、熱系數(shù)和阻力計(jì)算公式表部分國產(chǎn)空氣加熱器的傳熱系數(shù)和阻力計(jì)算公式表注注: v空氣質(zhì)量流速空氣質(zhì)量流速,Kg/m2.s；VW 水流速，水流速，m/s。（3 3）計(jì)算所需的空氣加熱器面積和加熱器臺數(shù)）計(jì)算所需的空氣加熱器面積和加熱器臺數(shù) 空氣加熱器所需的加熱面積可按下式計(jì)算：空氣加熱器所需的加熱面積可按下式計(jì)算： m m2 2 (8-1-9) (8-1-9) 式中符號意義同前。式中符號意義同前。 計(jì)算出所需加熱面積后，可根據(jù)每臺加熱器的實(shí)際加熱面計(jì)算出所需加熱面積后，可根據(jù)每臺加熱器的實(shí)際加熱面積確定所需加熱器的排數(shù)和臺數(shù)。積確定所需加熱器的排數(shù)和臺數(shù)。(4)(4)檢查空氣加熱器的富余系數(shù)，一般取

21、檢查空氣加熱器的富余系數(shù)，一般取51.25。(5)(5)計(jì)算空氣加熱器的空氣阻力計(jì)算空氣加熱器的空氣阻力H H，計(jì)算公式見表，計(jì)算公式見表8-1-48-1-4。(6)(6)計(jì)算空氣加熱器管內(nèi)水阻力計(jì)算空氣加熱器管內(nèi)水阻力h h，計(jì)算公式也見表，計(jì)算公式也見表8-1-48-1-4。,11ptKQS第二節(jié)第二節(jié) 礦井主要熱源及其散熱量礦井主要熱源及其散熱量 要進(jìn)行礦井空調(diào)設(shè)計(jì)，首先就必須了解引起礦井高溫?zé)岷Φ闹饕绊懸M(jìn)行礦井空調(diào)設(shè)計(jì)，首先就必須了解引起礦井高溫?zé)岷Φ闹饕绊懸蛩亍Ｄ芤鸬V井氣溫值升高的環(huán)境因素統(tǒng)稱為因素。能引起礦井氣溫值升高的環(huán)境因素統(tǒng)稱為礦井熱源礦井熱源。

22、一、井巷圍巖傳熱一、井巷圍巖傳熱1 1圍巖原始溫度的測算圍巖原始溫度的測算 圍巖原始溫度是指井巷周圍未被通風(fēng)冷卻的原始巖層溫度。由于在地圍巖原始溫度是指井巷周圍未被通風(fēng)冷卻的原始巖層溫度。由于在地表大氣和大地?zé)崃鲌龅墓餐饔孟拢瑤r層原始溫度沿垂直方向上大致表大氣和大地?zé)崃鲌龅墓餐饔孟拢瑤r層原始溫度沿垂直方向上大致可劃分為三個(gè)層帶：可劃分為三個(gè)層帶：變溫帶：變溫帶：在地表淺部由于受地表大氣的影響，巖層原始溫度隨地表大在地表淺部由于受地表大氣的影響，巖層原始溫度隨地表大氣溫度的變化而呈周期性地變化，稱為氣溫度的變化而呈周期性地變化，稱為變溫帶變溫帶。恒溫帶：恒溫帶：隨著深度的增加，巖層原始溫度受

23、地表大氣的影響逐漸減弱，隨著深度的增加，巖層原始溫度受地表大氣的影響逐漸減弱，而受大地?zé)崃鲌龅挠绊懼饾u增強(qiáng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一深度處時(shí)，二者趨于平而受大地?zé)崃鲌龅挠绊懼饾u增強(qiáng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一深度處時(shí)，二者趨于平衡，巖溫常年基本保持不變，這一層帶稱為衡，巖溫常年基本保持不變，這一層帶稱為恒溫帶恒溫帶，恒溫帶的溫度約，恒溫帶的溫度約比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗弑犬?dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗? 122。增溫帶：增溫帶：在恒溫帶以下，由于受大地?zé)崃鲌龅挠绊?，在一定的區(qū)域范在恒溫帶以下，由于受大地?zé)崃鲌龅挠绊?，在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，巖層原始溫度隨深度的增加而增加，大致呈線性的變化規(guī)律，圍內(nèi)，巖層原始溫度隨深度的增加而增加，大致呈線性的變化

24、規(guī)律，這一層帶稱為增溫帶。這一層帶稱為增溫帶。地溫率：地溫率：在增溫帶內(nèi)，巖層原始溫度隨深度的變化規(guī)律可用地溫率或在增溫帶內(nèi)，巖層原始溫度隨深度的變化規(guī)律可用地溫率或地溫梯度來表示。地溫率是指恒溫帶以下巖層溫度每增加地溫梯度來表示。地溫率是指恒溫帶以下巖層溫度每增加11，所增，所增加的垂直深度，即：加的垂直深度，即： m/ (8-2-1) m/ (8-2-1)地溫梯度：地溫梯度：指恒溫帶以下，垂直深度每增加指恒溫帶以下，垂直深度每增加100m100m時(shí)，原始巖溫的升高時(shí)，原始巖溫的升高值，它與地溫率之間的關(guān)系為：值，它與地溫率之間的關(guān)系為： G Gr r=100/g=100/gr r /100

25、m (8-2-2) /100m (8-2-2) g gr r地溫率，地溫率，m/m/；G Gr r地溫梯度，地溫梯度，/100m/100m； Z Z0 0、ZZ恒溫帶深度和巖層溫度測算處的深度，恒溫帶深度和巖層溫度測算處的深度，m m；t tr0r0、t tr r恒溫帶溫恒溫帶溫度和巖層原始溫度，度和巖層原始溫度，。若已知。若已知g gr r或或G Gr r及及Z Z0 0、t tr0r0，則對式（，則對式（8-2-18-2-1）、）、式（式（8-2-28-2-2）進(jìn)行變形后）進(jìn)行變形后, ,即可計(jì)算出深度為即可計(jì)算出深度為ZmZm的原巖溫度的原巖溫度t tr r。00rrrttZZg 礦區(qū)名

26、稱礦區(qū)名稱 恒溫帶深度恒溫帶深度 Z0(m) 恒溫帶溫度恒溫帶溫度tr0() 地溫率地溫率 gr(m/) 遼寧撫順遼寧撫順 山東棗莊山東棗莊 平頂山礦區(qū)平頂山礦區(qū) 羅河鐵礦區(qū)羅河鐵礦區(qū)安徽淮南潘集安徽淮南潘集遼寧北票臺吉遼寧北票臺吉 廣西合山廣西合山 浙江長廣浙江長廣 湖北黃石湖北黃石 2530 40 25 25 25 27 20 31 31 10.5 17.0 17.2 18.9 16.8 10.6 23.1 18.9 18.8 3045 3121 5925 33.7 40374044 43.339.8 表表8-2-1 我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù)我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù) 表表8-2-18-2-1列

27、出的我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù)和地溫率數(shù)值，僅供參考。列出的我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù)和地溫率數(shù)值，僅供參考。2 2圍巖與風(fēng)流間傳熱量圍巖與風(fēng)流間傳熱量 井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱是一個(gè)復(fù)雜的不穩(wěn)定傳熱過程。井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱是一個(gè)復(fù)雜的不穩(wěn)定傳熱過程。井巷開掘后，隨著時(shí)間的推移，圍巖被冷卻的范圍逐漸井巷開掘后，隨著時(shí)間的推移，圍巖被冷卻的范圍逐漸擴(kuò)大，其所向風(fēng)流傳遞的熱量逐漸減少；而且在傳熱過擴(kuò)大，其所向風(fēng)流傳遞的熱量逐漸減少；而且在傳熱過程中由于井巷表面水分蒸發(fā)或凝結(jié)，還伴隨著傳質(zhì)過程程中由于井巷表面水分蒸發(fā)或凝結(jié)，還伴隨著傳質(zhì)過程發(fā)生。為簡化研究，目前常將這些復(fù)雜的影響因素都?xì)w發(fā)生。為簡化研究，

28、目前常將這些復(fù)雜的影響因素都?xì)w結(jié)到傳熱系數(shù)中去討論。因此，井巷圍巖與風(fēng)流間的傳結(jié)到傳熱系數(shù)中去討論。因此，井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱量可按下式來計(jì)算：熱量可按下式來計(jì)算： Q Qr rK KUL(tUL(trmrm-t)-t)， KW (8-2-5)KW (8-2-5) Q Qr r井巷圍巖傳熱量，井巷圍巖傳熱量，KWKW； K K圍巖與風(fēng)流間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，圍巖與風(fēng)流間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，KW/(mKW/(m2 2)； UU井巷周長，井巷周長，m m； LL井巷長度，井巷長度，m m； t trmrm平均原始巖溫，平均原始巖溫，； tt井巷中平均風(fēng)溫，井巷中平均風(fēng)溫，。 圍巖與風(fēng)流間的不穩(wěn)定傳熱

29、系數(shù)圍巖與風(fēng)流間的不穩(wěn)定傳熱系數(shù)K K是指井巷圍巖深部未被是指井巷圍巖深部未被冷卻的巖體與空氣間溫差為冷卻的巖體與空氣間溫差為11時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從每時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從每m m2 2 巷巷道壁面上向空氣放出道壁面上向空氣放出( (或吸收或吸收) )的熱量。它是圍巖的熱物理的熱量。它是圍巖的熱物理性質(zhì)、井巷形狀尺寸、通風(fēng)強(qiáng)度及通風(fēng)時(shí)間等的函數(shù)。由性質(zhì)、井巷形狀尺寸、通風(fēng)強(qiáng)度及通風(fēng)時(shí)間等的函數(shù)。由于不穩(wěn)定傳熱系數(shù)的解析解相當(dāng)復(fù)雜，在礦井空調(diào)設(shè)計(jì)中于不穩(wěn)定傳熱系數(shù)的解析解相當(dāng)復(fù)雜，在礦井空調(diào)設(shè)計(jì)中大多采用簡化公式或統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算。大多采用簡化公式或統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算。 二、機(jī)電設(shè)備放熱二、機(jī)電設(shè)備放熱1.1.采

30、掘設(shè)備放熱采掘設(shè)備放熱 采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的電能最終都將轉(zhuǎn)化為熱能，其中大采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的電能最終都將轉(zhuǎn)化為熱能，其中大部分將被采掘工作面風(fēng)流所吸收。風(fēng)流所吸收的熱能中小部分將被采掘工作面風(fēng)流所吸收。風(fēng)流所吸收的熱能中小部分能引起風(fēng)流的溫升，其中大部分轉(zhuǎn)化成汽化潛熱引起部分能引起風(fēng)流的溫升，其中大部分轉(zhuǎn)化成汽化潛熱引起焓增。焓增。 采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱一般可按下式計(jì)算：采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱一般可按下式計(jì)算： Q Qc cNN， KW (8-2-6)KW (8-2-6) Q Qc c風(fēng)流所吸收的熱量，風(fēng)流所吸收的熱量，KWKW； 采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱中風(fēng)流的吸熱比例系數(shù)；采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱中風(fēng)流的吸熱比例

31、系數(shù)；值可通值可通過實(shí)測統(tǒng)計(jì)來確定。過實(shí)測統(tǒng)計(jì)來確定。 NN采掘設(shè)備實(shí)耗功率，采掘設(shè)備實(shí)耗功率，KWKW。2.2.其它電動(dòng)設(shè)備放熱其它電動(dòng)設(shè)備放熱 電動(dòng)設(shè)備放熱量一般可按下式計(jì)算：電動(dòng)設(shè)備放熱量一般可按下式計(jì)算： Q Qe e(1-(1-t t)m mN N， KW (8-2-7)KW (8-2-7)Q Qe e電動(dòng)設(shè)備放熱量，電動(dòng)設(shè)備放熱量，KWKW；NN電動(dòng)機(jī)的額定功率，電動(dòng)機(jī)的額定功率，KWKW；t t提升設(shè)備的機(jī)械效率，非提升設(shè)備或下放物料提升設(shè)備的機(jī)械效率，非提升設(shè)備或下放物料t t=0=0；m m電動(dòng)機(jī)的綜合效率，包括負(fù)荷率、每日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和電電動(dòng)機(jī)的綜合效率，包括負(fù)荷率、每日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)

32、間和電動(dòng)機(jī)效率等因素。動(dòng)機(jī)效率等因素。 三、運(yùn)輸中煤炭及矸石的放熱三、運(yùn)輸中煤炭及矸石的放熱 在以運(yùn)輸機(jī)巷作為進(jìn)風(fēng)巷的采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)中，運(yùn)輸中在以運(yùn)輸機(jī)巷作為進(jìn)風(fēng)巷的采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)中，運(yùn)輸中煤炭及矸石的放熱是一種比較重要的熱源。運(yùn)輸中煤煤炭及矸石的放熱是一種比較重要的熱源。運(yùn)輸中煤炭及矸石的放熱量一般可用下式近似計(jì)算：炭及矸石的放熱量一般可用下式近似計(jì)算： KW (8- KW (8-2-8) Q2-8) Qk k運(yùn)輸中煤炭或矸石的放熱量，運(yùn)輸中煤炭或矸石的放熱量，KWKW； mm煤炭或矸石的運(yùn)輸量，煤炭或矸石的運(yùn)輸量，Kg/sKg/s； C Cm m煤炭或矸石的比熱，煤炭或矸石的比熱，KJ/(Kg

33、)KJ/(Kg)； tt 煤炭或矸石與空氣溫差，煤炭或矸石與空氣溫差，?？捎蓪?shí)測確定，?？捎蓪?shí)測確定，也可用下式估算：也可用下式估算： (8- (8-2-9) L2-9) L運(yùn)輸距離，運(yùn)輸距離，m m； t tr r運(yùn)輸中煤炭或矸石的平運(yùn)輸中煤炭或矸石的平均溫度，一般較回采工作面的原始巖溫低均溫度，一般較回采工作面的原始巖溫低4 488； t twmwm運(yùn)輸巷道中風(fēng)流的平均濕球溫度，運(yùn)輸巷道中風(fēng)流的平均濕球溫度，。tmCQmK)(0024. 08 . 0wmrttLt四、礦物及其它有機(jī)物的氧化放熱四、礦物及其它有機(jī)物的氧化放熱 井下礦物及其它有機(jī)物的氧化放熱是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，井下礦物及其它

34、有機(jī)物的氧化放熱是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，很難將它與其它熱源分離開來單獨(dú)計(jì)算，現(xiàn)一般采用下很難將它與其它熱源分離開來單獨(dú)計(jì)算，現(xiàn)一般采用下式估算：式估算： KW (8-2-10)KW (8-2-10)式中式中 Q Q0 0氧化放熱量，氧化放熱量，KWKW V V巷道中平均風(fēng)速，巷道中平均風(fēng)速，m/sm/s； q q0 0VV1m/s1m/s 時(shí)單位面積氧化放熱量，時(shí)單位面積氧化放熱量，KW/mKW/m2 2；在無；在無實(shí)測資料時(shí)，實(shí)測資料時(shí)， 可取可取3 34.64.61010-3 -3 KW/mKW/m2 2。 其余符號意義同前。其余符號意義同前。ULVqQ8 . 000五、人員放熱五、人員放熱

35、 在人員比較集中的采掘工作面，人員放熱對工作面的氣在人員比較集中的采掘工作面，人員放熱對工作面的氣候條件也有一定的影響。人員放熱與勞動(dòng)強(qiáng)度和個(gè)人體候條件也有一定的影響。人員放熱與勞動(dòng)強(qiáng)度和個(gè)人體質(zhì)有關(guān)，現(xiàn)一般按下式進(jìn)行計(jì)算：質(zhì)有關(guān)，現(xiàn)一般按下式進(jìn)行計(jì)算： KW (8-2-11)KW (8-2-11) Q Qw0w0人員放熱量，人員放熱量，KWKW nn工作面總?cè)藬?shù)；工作面總?cè)藬?shù)； qq每人發(fā)熱量，一般參考以下數(shù)據(jù)取值：靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)每人發(fā)熱量，一般參考以下數(shù)據(jù)取值：靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)取取0.090.090.12KW0.12KW；輕度體力勞動(dòng)時(shí)??；輕度體力勞動(dòng)時(shí)取0.2kw0.2kw；中等體力勞；中等體力勞

36、動(dòng)時(shí)取動(dòng)時(shí)取0.275kw0.275kw；繁重體力勞動(dòng)時(shí)取；繁重體力勞動(dòng)時(shí)取0.47kw0.47kw。 nqQ0W六、熱水放熱六、熱水放熱 井下熱水放熱主要取決于水溫、水量和排水方式。當(dāng)采用井下熱水放熱主要取決于水溫、水量和排水方式。當(dāng)采用有蓋水溝或管道排水時(shí)，其傳熱量可按下式計(jì)算：有蓋水溝或管道排水時(shí)，其傳熱量可按下式計(jì)算： KW (8-2-12) KW (8-2-12) Q Qw w熱水傳熱量，熱水傳熱量，KWKW； K Kw w水溝蓋板或管道的傳熱系數(shù)，水溝蓋板或管道的傳熱系數(shù)，KW/(mKW/(m2 2)； SS水與空氣間的傳熱面積。水溝排水水與空氣間的傳熱面積。水溝排水:S:SB B

37、w wL L，m2m2；管道；管道排水排水:S:SD2LD2L，m2m2； B Bw w水溝寬度，水溝寬度，m m；D D2 2管道外徑，管道外徑，m m；LL水溝長度，水溝長度，m m； t tw w 水溝或管道中水的平均溫度，水溝或管道中水的平均溫度，； tt巷道中風(fēng)流的平均溫度，巷道中風(fēng)流的平均溫度，。 水溝蓋板的傳熱系數(shù)可按下式確定：水溝蓋板的傳熱系數(shù)可按下式確定： KW/(m KW/(m2 2) (8-2-13) ) (8-2-13) )(ttSKQwwW)11/(1K21w 管道傳熱系數(shù)可按下式確定：管道傳熱系數(shù)可按下式確定： KW/(m KW/(m2 2) ) （8-2-148-

38、2-14） 1 1水與水溝蓋板或管道內(nèi)壁的對流換熱系數(shù)，水與水溝蓋板或管道內(nèi)壁的對流換熱系數(shù)，KW/(mKW/(m2 2)； 2 2水溝蓋板或管道外壁與巷道空氣的對流換熱系數(shù)，水溝蓋板或管道外壁與巷道空氣的對流換熱系數(shù)，KW/(mKW/(m2 2)； 蓋板厚度，蓋板厚度，m m； 蓋板或管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)，蓋板或管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)，KW/(mKW/(m2 2)； D D1 1管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑，m m； D D2 2管道外徑，管道外徑，m m。 )1ddln2ddd/(1K2122112w第三節(jié)第三節(jié) 礦井風(fēng)流熱濕計(jì)算礦井風(fēng)流熱濕計(jì)算 礦井風(fēng)流熱濕計(jì)算是礦井空調(diào)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是采取合理的空調(diào)技術(shù)

39、措礦井風(fēng)流熱濕計(jì)算是礦井空調(diào)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是采取合理的空調(diào)技術(shù)措施的依據(jù)。施的依據(jù)。一、地表大氣狀態(tài)參數(shù)的確定一、地表大氣狀態(tài)參數(shù)的確定 地表大氣狀態(tài)參數(shù)一般按下述原則確定：地表大氣狀態(tài)參數(shù)一般按下述原則確定： 溫度溫度采用歷年最熱月月平均溫度的平均值；采用歷年最熱月月平均溫度的平均值； 相對濕度相對濕度采用歷年最熱月月平均相對濕度的平均值；采用歷年最熱月月平均相對濕度的平均值； 含濕量含濕量采用歷年最熱月月平均含濕量的平均值。采用歷年最熱月月平均含濕量的平均值。 這些數(shù)值均可從當(dāng)?shù)貧庀笈_、站的氣象統(tǒng)計(jì)資料中獲得。這些數(shù)值均可從當(dāng)?shù)貧庀笈_、站的氣象統(tǒng)計(jì)資料中獲得。 二、井筒風(fēng)流的熱交換和風(fēng)溫計(jì)算

40、二、井筒風(fēng)流的熱交換和風(fēng)溫計(jì)算 研究表明，在井筒通過風(fēng)量較大的情況下，井筒圍巖對風(fēng)流的熱狀態(tài)研究表明，在井筒通過風(fēng)量較大的情況下，井筒圍巖對風(fēng)流的熱狀態(tài)影響較小，決定井筒風(fēng)流熱狀態(tài)的主要因素是地表大氣條件和風(fēng)流在影響較小，決定井筒風(fēng)流熱狀態(tài)的主要因素是地表大氣條件和風(fēng)流在井筒內(nèi)的加濕壓縮過程。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，井筒風(fēng)流的熱平衡方井筒內(nèi)的加濕壓縮過程。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，井筒風(fēng)流的熱平衡方程式為：程式為： (8-3-1) (8-3-1) )zz ( g)dd ()tt (c211212p在一定的大氣壓力下，風(fēng)流的含濕量與風(fēng)溫呈近似的線性關(guān)系：在一定的大氣壓力下，風(fēng)流的含濕量與風(fēng)溫呈近似的線性關(guān)

41、系： g/Kg (8-3-2) g/Kg (8-3-2)式中式中 風(fēng)流的相對濕度，；風(fēng)流的相對濕度，； tt風(fēng)流溫度，風(fēng)流溫度，； PP大氣壓力，大氣壓力，PaPa； b b、PmPm與風(fēng)溫有關(guān)的常數(shù)，由表與風(fēng)溫有關(guān)的常數(shù)，由表8-3-18-3-1確定。確定。令令 ： 則：則： (8-3-3)(8-3-3)將式將式(8-3-3)(8-3-3)代入式代入式(8-3-1)(8-3-1)可解得：可解得： (8-3-4) (8-3-4)mPPtbd) (622mPPbA 622tAd)E1 (Ft )E1 (t221112 組合參數(shù)組合參數(shù)( (只是為了簡化公式而設(shè)的，沒有任何物理意義只是為了簡化公式

42、而設(shè)的，沒有任何物理意義) )： E E1 12.4876A2.4876A1 1；E E2 22.4876A2.4876A2 2 A A1 1622b/(P622b/(P1 1-Pm)-Pm)；A A2 2622b/(P622b/(P2 2Pm)Pm)； F F(Z(Z1 1Z Z2 2)/102.5)/102.5(E(E2 2E E1 1)。 (8-3-4)(8-3-4)即為井底風(fēng)溫計(jì)算式。即為井底風(fēng)溫計(jì)算式。 P P1 1、P P2 2井口、井底的大氣壓力，井口、井底的大氣壓力， 對于井底大氣壓力可近對于井底大氣壓力可近似似 按式（按式（8-3-58-3-5）推算：）推算： P P2 2P

43、 P1 1g gp p(Z(Z1 1-Z-Z2 2) )，PaPa (8-3-5) (8-3-5) g gp p壓力梯度，其值為壓力梯度，其值為11.311.312.612.6，Pa/mPa/m； 1 1、2 2 井口、井底空氣的相對濕度，。井口、井底空氣的相對濕度，。 當(dāng)井筒中存在水分蒸發(fā)時(shí)，由于水分蒸發(fā)吸收的熱量來源于風(fēng)流下行壓當(dāng)井筒中存在水分蒸發(fā)時(shí)，由于水分蒸發(fā)吸收的熱量來源于風(fēng)流下行壓縮熱和風(fēng)流本身，這部分熱量將轉(zhuǎn)化為汽化潛熱，所以當(dāng)風(fēng)流沿井筒向縮熱和風(fēng)流本身，這部分熱量將轉(zhuǎn)化為汽化潛熱，所以當(dāng)風(fēng)流沿井筒向下流動(dòng)時(shí)，有時(shí)井底風(fēng)溫不僅不會升高，反而還可能有所降低。下流動(dòng)時(shí)，有時(shí)井底風(fēng)溫不

44、僅不會升高，反而還可能有所降低。風(fēng)溫風(fēng)溫/ b Pm 井下井下 地面地面11011171723232929353545 61.978 50.274144.305197.838268.328393.015 9.324 19.979 -3.770 -8.988-14.288-22.958 1016.12 734.161459.01 1053.362108.05 1522.08 3028.41 2187.854281.27 3105.556497.05 4692.24表表8-3-1 b、Pm參數(shù)取值表參數(shù)取值表 三、巷道風(fēng)流的熱交換和風(fēng)溫計(jì)算三、巷道風(fēng)流的熱交換和風(fēng)溫計(jì)算風(fēng)流經(jīng)過巷道時(shí)，由于與巷道環(huán)

45、境間發(fā)生熱濕交換，使風(fēng)溫隨距離逐漸風(fēng)流經(jīng)過巷道時(shí)，由于與巷道環(huán)境間發(fā)生熱濕交換，使風(fēng)溫隨距離逐漸上升。其熱平衡方程式為：上升。其熱平衡方程式為： (8-3-6)(8-3-6)式中式中 M Mb b風(fēng)流的質(zhì)量流量，風(fēng)流的質(zhì)量流量，Kg/sKg/s； K K風(fēng)流與圍巖間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，風(fēng)流與圍巖間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，KW/(KW/( m m2 2)； UU巷道周長，巷道周長，m m； t tr r原始巖溫，原始巖溫，； K Kt t、KxKx分別為熱、冷管道的傳熱系數(shù)，分別為熱、冷管道的傳熱系數(shù)，KW/(KW/( m m2 2)； U Ut t、UxUx分別為熱、冷管道的周長，分別為熱、冷管道的周

46、長，m m； t tt t、txtx分別為熱、冷管道內(nèi)流體的平均溫度，分別為熱、冷管道內(nèi)流體的平均溫度， ； KwKw巷道中水溝蓋板的傳熱系數(shù)，巷道中水溝蓋板的傳熱系數(shù)，KW/(KW/( m m2 2)； BwBw水溝寬度，水溝寬度，m m； t tw w 水溝中水的平均溫度，水溝中水的平均溫度，； Q Qm m巷道中各種絕對熱源的放熱量之和，巷道中各種絕對熱源的放熱量之和，KWKW； L L巷道的長度，巷道的長度，m m。mwwwxxxtttrbpbQLttBKttUKttUKttUKddMttCM)()()()()()(1212式式(8-3-6)(8-3-6)通過變換整理可改寫成：通過變換

47、整理可改寫成： (R(RE)tE)t2 2(R(RE EN)tN)t1 1M MF (8-3-7)F (8-3-7)由式由式(8-3-7)(8-3-7)可解得：可解得： ， (8-3-8) (8-3-8) 其中組合參數(shù)：其中組合參數(shù)： E E2.4876A2.4876A； ； ； ； ；N NN NN Nt tN Nx xN Nw w；R R1 10.5N0.5N； M MN Nt tr rN Nt tt tt tN Nx xt tx xN Nw wt tw w； ； 。）（）（2112ERFMtNERtpbCMULKNpbtttCMLUKN pbxxxCMLUKNpbwwwCMLBKN12E

48、CMQFpbm 如果巷道中的相對熱源只有圍巖放熱，則式如果巷道中的相對熱源只有圍巖放熱，則式(8-3-8)(8-3-8) 還可簡化為：還可簡化為： ， (8-3-9) (8-3-9) 四、采掘工作面風(fēng)流熱交換與風(fēng)溫計(jì)算四、采掘工作面風(fēng)流熱交換與風(fēng)溫計(jì)算1.1.采煤工作面采煤工作面 風(fēng)流通過采煤工作面時(shí)的熱平衡方程式可表示為風(fēng)流通過采煤工作面時(shí)的熱平衡方程式可表示為 (8-3-10)(8-3-10) 式中式中 Q Qk k運(yùn)輸中煤炭放熱量，運(yùn)輸中煤炭放熱量，KWKW；其余符號意義同前。；其余符號意義同前。 將式將式(8-2-6)(8-2-6)和式和式(8-3-3)(8-3-3)代入式代入式(8-

49、3-10)(8-3-10)，經(jīng)整理即可得出采煤工，經(jīng)整理即可得出采煤工作面末端的風(fēng)溫計(jì)算式，其形式和式作面末端的風(fēng)溫計(jì)算式，其形式和式(8-3-9)(8-3-9)完全一樣，只是其中的組合完全一樣，只是其中的組合參數(shù)略有不同。參數(shù)略有不同。 )()(2112ERFNttNERtr)()()()(1212mkrbpbQQttULKddMttCM 對于采煤工作面：對于采煤工作面： ； 式中式中 mm每小時(shí)煤炭運(yùn)輸量，每小時(shí)煤炭運(yùn)輸量， ，t/ht/h； AA工作面日產(chǎn)量，工作面日產(chǎn)量，t t； 每日運(yùn)煤時(shí)數(shù)，每日運(yùn)煤時(shí)數(shù)，h h。 當(dāng)要求采煤工作面出口風(fēng)溫不超過當(dāng)要求采煤工作面出口風(fēng)溫不超過規(guī)程規(guī)程

50、規(guī)定時(shí)，其入口風(fēng)溫可按規(guī)定時(shí)，其入口風(fēng)溫可按下式確定：下式確定： ， (8-3-11) (8-3-11)2.2.掘進(jìn)工作面掘進(jìn)工作面 風(fēng)流在掘進(jìn)工作面的熱交換主要是通過風(fēng)筒進(jìn)行的，其熱交換過程一般可風(fēng)流在掘進(jìn)工作面的熱交換主要是通過風(fēng)筒進(jìn)行的，其熱交換過程一般可視為等濕加熱過程?，F(xiàn)以如圖視為等濕加熱過程?，F(xiàn)以如圖8-3-18-3-1 所示的壓入式通風(fēng)為例進(jìn)行討論。所示的壓入式通風(fēng)為例進(jìn)行討論。 pbmCMmLCULKN8 . 041067. 6ECMmLCQFPbmm8 . 031033. 2Am NERFNttERtr1221)( 圖8-3-1(1)(1)局部通風(fēng)機(jī)出口風(fēng)溫確定局部通風(fēng)機(jī)出口

51、風(fēng)溫確定 風(fēng)流通過局部通風(fēng)機(jī)后，其出口風(fēng)溫一般可按下式確定：風(fēng)流通過局部通風(fēng)機(jī)后，其出口風(fēng)溫一般可按下式確定： ， (8-3-12) (8-3-12) K Kb b 局部通風(fēng)機(jī)放熱系數(shù)，可取局部通風(fēng)機(jī)放熱系數(shù)，可取0.550.550.70.7； t t0 0 局部通風(fēng)機(jī)入口處巷道中的風(fēng)溫；局部通風(fēng)機(jī)入口處巷道中的風(fēng)溫； N Ne e 局部通風(fēng)機(jī)額定功率，局部通風(fēng)機(jī)額定功率，KWKW； M Mb1 b1 局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量，局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量，Kg/sKg/s。(2)(2)風(fēng)筒出口風(fēng)溫的確定：風(fēng)筒出口風(fēng)溫的確定： 根據(jù)熱平衡方程式，風(fēng)流通過風(fēng)筒時(shí)，其出口風(fēng)溫可按下式確定：根據(jù)熱平衡方程式，風(fēng)流通

52、過風(fēng)筒時(shí)，其出口風(fēng)溫可按下式確定： ， (8-3-13) (8-3-13) 其中：其中： 1beb01MNKttt211tbt2N1)ZZ(01. 0t )N1 (tN2tp1btttCM) 1K(FKN對于單層風(fēng)筒：對于單層風(fēng)筒： KW/mKW/m2 2 (8-3-14) (8-3-14)對于隔熱風(fēng)筒：對于隔熱風(fēng)筒： KW/mKW/m2 2 (8-3-15) (8-3-15)式中式中 t tb b 風(fēng)筒外平均風(fēng)溫，風(fēng)筒外平均風(fēng)溫，； Z Z1 1 風(fēng)筒入口處標(biāo)高，風(fēng)筒入口處標(biāo)高，m m； Z Z2 2 風(fēng)筒出口處標(biāo)高，風(fēng)筒出口處標(biāo)高，m m； K Kt t 風(fēng)筒的傳熱系數(shù)，風(fēng)筒的傳熱系數(shù)，K

53、W/(mKW/(m2 2)； S St t 風(fēng)筒的傳熱面積，風(fēng)筒的傳熱面積，m m2 2； p p 風(fēng)筒的有效風(fēng)量率風(fēng)筒的有效風(fēng)量率, ,； M Mb2b2 風(fēng)筒出口的有效風(fēng)量，風(fēng)筒出口的有效風(fēng)量，Kg/sKg/s； 1 1風(fēng)筒外對流換熱系數(shù)，風(fēng)筒外對流換熱系數(shù)，KW/(mKW/(m2 2)； (8-3-16)(8-3-16) 121t)11(K12121212t)DDln2DDD11(K)DV6615. 0471. 11 (006. 05 . 016 . 1b1 2 2風(fēng)筒內(nèi)對流換熱系數(shù)，風(fēng)筒內(nèi)對流換熱系數(shù)，KW/mKW/m2 2； (8-3-17)(8-3-17) D D 1 1隔熱風(fēng)筒外

54、徑，隔熱風(fēng)筒外徑，m m； D D2 2 風(fēng)筒內(nèi)徑，風(fēng)筒內(nèi)徑，m m； 隔熱層的導(dǎo)熱系數(shù)，隔熱層的導(dǎo)熱系數(shù)，KW/mKW/m； V Vb b 巷道中平均風(fēng)速；巷道中平均風(fēng)速； ，m/s (8-3-18)m/s (8-3-18) V Vm m 風(fēng)筒內(nèi)平均風(fēng)速；風(fēng)筒內(nèi)平均風(fēng)速； ，m/s (8-3-19)m/s (8-3-19) S S 掘進(jìn)巷道的斷面積，掘進(jìn)巷道的斷面積，m m2 2。75. 0m25. 022VD00712. 0S/M) 1K(4167. 0V1bb221bmD/M) 1K(5308. 0V(3)(3)掘進(jìn)頭風(fēng)溫確定掘進(jìn)頭風(fēng)溫確定 風(fēng)流從風(fēng)筒口射出后，與掘進(jìn)頭近區(qū)圍巖發(fā)生熱交換

55、，根據(jù)熱風(fēng)流從風(fēng)筒口射出后，與掘進(jìn)頭近區(qū)圍巖發(fā)生熱交換，根據(jù)熱平衡方程式，掘進(jìn)頭風(fēng)溫可按下式確定：平衡方程式，掘進(jìn)頭風(fēng)溫可按下式確定： ， (8-3-20) (8-3-20)其中：其中： ； ； ；式中式中 K K33 掘進(jìn)頭近區(qū)圍巖不穩(wěn)定換熱系數(shù)，掘進(jìn)頭近區(qū)圍巖不穩(wěn)定換熱系數(shù)，KW/mKW/m2 2； S S3 3 掘進(jìn)頭近區(qū)圍巖散熱面積，掘進(jìn)頭近區(qū)圍巖散熱面積，m m2 2； QQm3m3掘進(jìn)頭近區(qū)局部熱源散熱量之和，掘進(jìn)頭近區(qū)局部熱源散熱量之和，KWKW。 其余符號意義同前。其余符號意義同前。掘進(jìn)頭近區(qū)圍巖不穩(wěn)定換熱系數(shù)可按下式確定：掘進(jìn)頭近區(qū)圍巖不穩(wěn)定換熱系數(shù)可按下式確定： ，KW/m

56、KW/m2 2 (8-3-21) (8-3-21)其中：其中： ； ； ； 。巖石的導(dǎo)熱系數(shù)，巖石的導(dǎo)熱系數(shù)，KW/mKW/m；aa巖石的導(dǎo)溫系數(shù)，巖石的導(dǎo)溫系數(shù)，m m2 2/h/h；3 3掘進(jìn)掘進(jìn)頭平均通風(fēng)時(shí)間，頭平均通風(fēng)時(shí)間，h h；l l3 3掘進(jìn)頭近區(qū)長度，掘進(jìn)頭近區(qū)長度，m m。 2)1(1223FMttMERtr33SZKM1p1b)CKM2(Z3EM1REQZF3m0333FR77. 1K03F77. 1120303RlRRS564. 0R020303RaF五、礦井風(fēng)流濕交換五、礦井風(fēng)流濕交換當(dāng)?shù)V井風(fēng)流流經(jīng)潮濕的井巷壁面時(shí)，由于井巷表面水分的蒸發(fā)當(dāng)?shù)V井風(fēng)流流經(jīng)潮濕的井巷壁面時(shí)，

57、由于井巷表面水分的蒸發(fā)或凝結(jié)，將產(chǎn)生礦井風(fēng)流的濕交換。根據(jù)濕交換理論，經(jīng)推導(dǎo)可得或凝結(jié)，將產(chǎn)生礦井風(fēng)流的濕交換。根據(jù)濕交換理論，經(jīng)推導(dǎo)可得出井巷壁面水分蒸發(fā)量的計(jì)算公式為：出井巷壁面水分蒸發(fā)量的計(jì)算公式為： ，Kg/s (8-3-22)Kg/s (8-3-22)式中式中 井巷壁面與風(fēng)流的對流換熱系數(shù)；井巷壁面與風(fēng)流的對流換熱系數(shù)； ，KW/mKW/m2 2 (8-3-23) (8-3-23) 水蒸氣的汽化潛熱，水蒸氣的汽化潛熱，2500 KJ/Kg2500 KJ/Kg； tt巷道中風(fēng)流的平均溫度，巷道中風(fēng)流的平均溫度，； t ts s巷道中風(fēng)流的平均濕球溫度，巷道中風(fēng)流的平均濕球溫度，； UU

58、巷道周長，巷道周長，m m； LL巷道長度，巷道長度，m m； PP風(fēng)流的壓力，風(fēng)流的壓力，PaPa； P P0 0標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，101325Pa101325Pa，V Vb b巷道中平均風(fēng)速，巷道中平均風(fēng)速，m/sm/s； 0max)(PPULttWs8 . 0bm3V10728. 2m m巷道壁面粗糙度系數(shù)，光滑壁面巷道壁面粗糙度系數(shù)，光滑壁面m m=1=1；主要運(yùn)輸大巷；主要運(yùn)輸大巷 m m =1.00 =1.001.651.65；運(yùn)輸平巷；運(yùn)輸平巷m m =1.65 =1.652.52.5；工作面；工作面m m =2.5 =。由濕交換引起潛熱交換，其潛熱交

59、換量為：由濕交換引起潛熱交換，其潛熱交換量為： ，KW (8-3-24)KW (8-3-24)式中符號意義同前。式中符號意義同前。必須指出：公式必須指出：公式(8-3-22)(8-3-22)是在井巷壁面完全潮濕的條件下導(dǎo)出的，所以是在井巷壁面完全潮濕的條件下導(dǎo)出的，所以由該式計(jì)算出的是井巷壁面理論水分蒸發(fā)量。實(shí)際上，由于井巷壁面的潮濕由該式計(jì)算出的是井巷壁面理論水分蒸發(fā)量。實(shí)際上，由于井巷壁面的潮濕程度不同，其濕交換量也有所不同，故在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)乘以一個(gè)考慮井巷程度不同，其濕交換量也有所不同，故在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)乘以一個(gè)考慮井巷壁面潮濕程度的系數(shù)，稱為井巷壁面潮濕度系數(shù)，其定義為：井巷壁面實(shí)壁面潮

60、濕程度的系數(shù)，稱為井巷壁面潮濕度系數(shù)，其定義為：井巷壁面實(shí)際的水分蒸發(fā)量與理論水分蒸發(fā)量的比值，用際的水分蒸發(fā)量與理論水分蒸發(fā)量的比值，用f f表示，即：表示，即： (8-3-25)(8-3-25)該值可通過實(shí)驗(yàn)或?qū)崪y得到。求得井巷壁面的潮濕度系數(shù)后，即可求得該值可通過實(shí)驗(yàn)或?qū)崪y得到。求得井巷壁面的潮濕度系數(shù)后，即可求得風(fēng)流通過該段井巷時(shí)的含濕量增量：風(fēng)流通過該段井巷時(shí)的含濕量增量： (8-3-26)(8-3-26)0max)(PPULttWQsqmaxbWdMfbmaxMfWd 由含濕量增量，即可求得該段井巷末端風(fēng)流的含濕量和相對濕度：由含濕量增量，即可求得該段井巷末端風(fēng)流的含濕量和相對濕度