【摘 要】
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煤多孔介质内低温氮的传热传质问题是一个可能伴有液体相变的多孔介质内局部非热平衡传热传质问题,其传热传质过程极其复杂,研究该问题具有重要的理论和实践意义。本文实验研
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煤多孔介质内低温氮的传热传质问题是一个可能伴有液体相变的多孔介质内局部非热平衡传热传质问题,其传热传质过程极其复杂,研究该问题具有重要的理论和实践意义。本文实验研究了低温氮在煤多孔介质中的传热传质特征,并采用多孔介质内局部非热平衡模型,对该过程所涉及的重要环节进行了初步数值模拟探索。主要工作如下:(1)搭建了模拟井下环境的巷道实验台,实验研究了重力沉降作用、内热源、巷道积水、注氮高度位置对低温氮在煤多孔介质内传热传质过程的影响。结果表明,重力沉降在低温氮在煤多孔介质内传热传质过程中起着非常重要的作用,内热源、巷道积水、注氮高度位置也对其有显著的影响。(2)针对煤的导热系数,基于一维非稳态传热问题,分别建立了正问题模型和反问题模型,探索了通过实验所得的温度分布数据反求其导热系数的可行性。(3)采用多尺度模型,数值研究了传热传质过程中流体以及固体多孔介质的温度分布情况,以及多孔介质当量直径、低温氮质量流率对于换热速率的影响。(4)在考虑毕渥数影响的基础上,结合流体与固体表面的温差的影响,提出了在低导热多孔介质中选择合适模型的DBiot数,并探讨了其对于复杂局部非热平衡的影响。
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