發(fā)布時間：2018-04-18 12:05

  本文選題：廢棄井巷 + 粗糙豎壁��； 參考：《中國礦業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：為充分的利用好礦區(qū)豐富的地熱資源,提出了廢棄井巷噴淋降膜余熱利用技術理念,噴淋系統(tǒng)在井巷壁面形成水膜與巷道壁面進行換熱,收集換熱之后的水源作為礦井水源熱泵的冷熱源,解決礦井水源熱泵涌水量不足的問題,具有較好的應用前景。廢棄井巷噴淋降膜余熱利用的核心是研究豎壁降水膜與壁面間的流動換熱過程,屬于粗糙條件下豎壁湍流降膜換熱過程。本文針對國內外研究粗糙壁面降膜流動換熱過程所存在的欠缺,利用豎壁降膜速度分布以及雷諾類似律,推導出表征粗糙度影響豎壁湍流降膜換熱特性的St準則公式;并根據相似理論及傳熱學原理,模擬廢棄巷道內的真實情況,設計并搭建了粗糙壁面條件下豎壁降膜流動換熱實驗臺,開展了湍流降膜流動換熱特性試驗研究,分析了噴水量、進口水溫、平均膜厚、平均流速、及粗糙度等參數對豎壁降膜換熱特性影響,并與理論所得公式進行對比驗證,以期為廢棄井巷噴淋降膜余熱利用技術的應用提供基礎理論指導,取得的主要研究成果如下:(1)理論研究了豎壁降膜流動換熱特性。利用雷諾類似律分別推導出光滑及表征粗糙度影響豎壁湍流降膜換熱特性的斯坦登準則理論公式,對比發(fā)現,粗糙基元之間的坑洼里的分子傳導過程形成的傳熱阻力、Pr數、粗糙度以及流量導致的降膜平均膜厚和平均流速的變化是影響湍流降膜換熱的主要因素。(2)設計與搭建了粗糙條件下豎壁降膜換熱實驗平臺。模擬廢棄巷道內的真實情況,在解決入口段長度的確定、熱流量控制及溫度測點布置、不同壁面粗糙度形成和淋水量控制等一系列關鍵實驗問題的基礎上建立形成了豎壁降膜換熱實驗系統(tǒng),主要包括給水噴淋系統(tǒng)、豎直粗糙壁面和數據測量采集系統(tǒng),此系統(tǒng)可實現對淋水量、降膜流速、降膜膜厚、壁面溫度以及降膜進出口溫度及分布規(guī)律的控制和監(jiān)測,該實驗平臺的建立為開展豎壁降膜流動和換熱特性研究提供了條件。(3)分別開展了豎壁降膜流動和換熱特性實驗,研究了同一粗糙度條件下,湍流降膜平均膜厚、平均流速等主要流動特性在不同流量、進口溫度下的變化情況,并在此基礎上分析粗糙條件下,湍流降膜與粗糙壁面的換熱系數在不同流量、進口溫度下的變化特性。研究表明:在本研究控制的流量范圍內,壁面與降膜之間的對流換熱系數隨著流量的增加而增大,但增長速度越來越慢,且St準則數隨著流量的增大而減小;在同一噴水量情況下,豎壁與湍流降膜之間的換熱系數隨著Pr值的減小而增大。即流量增大并不能無限提高壁面湍流降膜的換熱系數,當流量增大到某一值時,必須依靠其他手段,比如增加進口溫度等措施來提高壁面與降膜的對流換熱系數。(4)研究了粗糙度對豎壁降膜流動換熱特性的影響,針對三種不同粗糙度的壁面分別進行湍流降膜流動及換熱特性實驗研究,分析降膜平均膜厚以及平均換熱系數等在不同流量、進口溫度、壁面粗糙度下的變化情況,研究表明:粗糙度增大并未改變降膜運動所特有的流動特質,粗糙度的增大加強了降膜波動性,使得同一條件下降膜的平均膜厚減小,降膜的平均流速增加,且壁面摩阻系數增大,加強了湍流降膜與固體壁面之間的換熱效率,粗糙度的增大還會加強獨立波內部的回流擾動,加強了降膜內部的對流換熱效率。因此,廢棄井巷噴淋降膜系統(tǒng)在保證湍流降膜不出現破斷或破壞的前提下,可以通過適當增加壁面的粗糙度來提高降膜的換熱系數。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD26

【參考文獻】

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本文編號：1768302