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煤矿深井热害是制约煤矿深部开采的主要因素,研究深井热害处理方法是当前煤矿深井开采的热点问题。解决煤矿深井热害的方法有多种途径,吸收式制冷降温技术是煤矿深井热害处理方法之一,它将煤矿深井存在的大量温度在34~45℃低品位热量(如矿井涌水)加以利用。本文在对大量相关中外技术文献研究的基础上,对吸收式煤矿制冷系统进行了比较深入的研究,针对如何利用煤矿涌水中的低品位热源方法、机理进行探讨,开展了理论分析与数值模拟计算。 矿井高温高湿的热害环境严重影响煤矿业的兴盛,压缩空气式制冷系统等传统技术因受限于电力安全及设备散热问题并未成功应用于井下。研究资料表明,影响煤矿热环境的因素众多,本文提出一种利用矿井涌水作为吸收式制冷机辅助热源的制冷系统方案。 将煤矿掘进工作面作为研究对象,经过经验分析与技术测试计算,阐述了利用矿井涌水作为吸收式制冷系统辅助热源的工作机理;与传统煤矿降温技术方案进行比较,指出本文所提出反感的技术优势。建立了研究对象物理模型,计算了吸收式制冷循环的热负荷、基本热力状态数据。 以Stokes方程组及k-ε湍流模型为基础,运用FLUENT仿真模拟软件对煤矿深井掘进工作面进行温度场及速度场的计算模拟。通过对送风温度和送风速度的不同组合,研究煤矿井下掘进工作面的速度场及温度场不同的变化走向;结合煤矿井下单效溴化锂吸收式制冷机组降温系统的工作原理,给出获得到最佳制冷效果的送风温度及送风速度组合。 本文针对煤矿深部热害问题,运用理论研究与数值模拟相结合的方式,以吸收式制冷循环理论为基础,基于利用煤矿深井大量低品位热量作为辅助热源方案的思想,给出了利用煤矿涌水作为吸收式制冷系统辅助热源的设计方案;建立了系统的数学模型,并进行数值模拟计算与分析;结果表明,本文提出的利用煤矿涌水的吸收式制冷系统方案合理,所建立的数学模型正确。本文的阶段性研究成果为煤矿深井制冷系统的研制提供了理论参考。