矿井回风流温度、湿度常年基本恒定,温度一般在15~30℃,湿度在90%以上,是一种优质的余热资源。矿井回风喷淋热回收系统耦合水源热泵在技术上可以实现对回风余热资源的利用,矿井回风喷淋热回收系统是核心研究对象。因此,本文针以气-水热湿交换作为研究对象,首先,在已有的水滴运动规律及受力分析的基础上,发展了气-水逆流热湿交换耦合二维水滴运动规律的数学模型,与实验结果对照良好。在考虑壁面对水滴运行轨迹的影响的条件下,推导得到了影响水滴碰撞壁面因素之间的关系式,分析了影响水滴碰撞壁面的因素。其次,围绕提高喷淋室湿空气与喷淋水热湿交换效果问题,针对高湿空气与喷淋水的热湿传递机理,立足热力学参数及?在传热传质基础的研究,为得到系统优化方法,在分析现有热力学参数在评价高湿空气与喷淋水热湿交换过程的不足的基础上,通过引入热力学参数,发展了用于描述气-水热湿交换的耗散模型,详细分析了气-水热湿交换过程中耗散损失情况,以耗散损失最小、耗散热阻最小为原则,发现了存在理想热湿交换过程,并提出了用于评价系统热力学完善度的参数。得到了优化水气比方程的表达式,为提高热湿交换效率及工程应用提供了理论参考。并通过模拟正交试验进一步对喷淋室结构、喷淋布置等参数进行了优化,得到了优化参数组合。本文引入了工程实例,为了解决因环境改变而造成的换热效率较低的问题,本文提出了矿井回风热能回收系统的控制方法,并通过和传统正交实验得到优化组合方法,从换热量和耗散热阻、?效率以及热力学完善度四个评价指标进行了对比分析。本文为喷淋室设计奠定了良好基础,得到了一系列数学模型、判据以及计算程序,其后续研究有望深化理论并指导其工程应用。