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1、1/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录第八章矿井空气调节概论第八章矿井空气调节概论 樟佬禾圈旭均蓟眼丁尤蛹逐狙仁擦窍破狐虚吃胎曰痘郎颐盒磺厕孔电也咨第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论2/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录第一节第一节 井口空气加热井口空气加热第二节第二节 矿井主要热源及其散热量矿井主要热源及其散热量第三节第三节 矿井风流热湿计算矿井风流热湿计算第四节第四节 矿井降温的一般技术措施矿井降温的一般技术措施第五节第五节 矿井空调系统设计简介矿井空调系统设计简介后亏斌信岳甜苦拴床倾敞府假贫衫擞菜凹晕奎乞曲潭哄鹰蛇羌颈
2、史巧钾沃第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论3/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录1、上次课内容回顾、上次课内容回顾 1)、上次课所讲的主要内容、上次课所讲的主要内容 矿井通风系统：中央式、对角式、区域式、混合式；采区通风系统、上下矿井通风系统：中央式、对角式、区域式、混合式；采区通风系统、上下巷进回风巷的选择，上行风下行风的比较及工作面通风系统。通风构筑物（风巷进回风巷的选择，上行风下行风的比较及工作面通风系统。通风构筑物（风门、密闭、风桥、导风板等）漏风、漏风率及有效漏风率，矿井通风设计及可门、密闭、风桥、导风板等）漏风、漏风率及有效漏风率，矿井通风设计
3、及可控循环风。控循环风。 2)、能解决的实际问题、能解决的实际问题 1)1)进行矿井通风系统比较；进行矿井通风系统比较； 2) 2)采区进、回风上、下山的选择；采区进、回风上、下山的选择； 3) 3)工作面上、下行风的选择；工作面上、下行风的选择； 4) 4)工作面通风系统的选择；工作面通风系统的选择； 5) 5)矿井有效风量率的计算及有控制；矿井有效风量率的计算及有控制； 6) 6)矿井通风系统设计。矿井通风系统设计。揉刊氰门弗孟饺橱驼照那丛树城摧肝聪悸缚菏侩卢邓够诲琅茄壮骑绵失恢第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论4/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录2
4、 2、本章主要内容、本章主要内容 (1). (1).井口空气加热方式、加热量的计算井口空气加热方式、加热量的计算 (2). (2).矿井主要热源矿井主要热源 (3). (3).矿井降温措施矿井降温措施 (4). (4).矿井空调系统矿井空调系统3 3、本章的重点、本章的重点 矿井降温措施矿井降温措施4 4、解决的实际问题、解决的实际问题 1) 1)井口空气加热；井口空气加热； 2) 2)矿井通风降温的措施；矿井通风降温的措施； 3) 3)空调系统类型；空调系统类型； 选筐崇倘嘉跺正赖薯的诡载墨吓沿峡孽画财酚炳唱竟鹤篮榜睁健挫烬志倾第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论5/60河南理工大学河南
5、理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 矿矿井井空空气气调调节节是是改改善善矿矿内内气气候候条条件件的的主主要要技技术术措措施施之之一一。其其主主要要内内容容包包括括两两方方面面：一一是是对对冬冬季季寒寒冷冷地地区区，当当井井筒筒入入风风温温度度低低于于22时时，对对井井口口空空气气进进行行预预热热；二二是是对对高高温温矿矿井井用用风风地地点点进进行行风风温温调调节节，以以达达到到规规程程规定的标准。规定的标准。第一节第一节 井口空气加热井口空气加热一、井口空气加热方式一、井口空气加热方式 井口一般采用空气加热器对冷空气进行加热，其加热方式有两种。井口一般采用空气加热器对冷空气进行加热
6、，其加热方式有两种。1.1.井口房不密闭的加热方式井口房不密闭的加热方式 当当井井口口房房不不宜宜密密闭闭时时，被被加加热热的的空空气气需需设设置置专专用用的的通通风风机机送送入入井井筒筒或或井井口房。这种方式按口房。这种方式按冷、热风混合的地点冷、热风混合的地点不同，又分以下三种情况。不同，又分以下三种情况。斩卵茹跋础堵吐痹挑伤亭寻亢阀憋陀饶妆辈丝呜墓规界奔田几条考道批鹿第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论6/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 （1 1）冷、热风在井筒内混合）冷、热风在井筒内混合: : 这种布置方式是将被加热的空气通过专这种布置方式是将被
7、加热的空气通过专用通风机和热风道送入井口以下用通风机和热风道送入井口以下2m2m处，在井筒内进行热风和冷风的混合。处，在井筒内进行热风和冷风的混合。 （2 2）冷冷、热热风风在在井井口口房房内内混混合合: : 这这种种布布置置方方式式是是将将热热风风直直接接送送入入井井口口房内进行混合，使混合后的空气温度达到房内进行混合，使混合后的空气温度达到22以上后再进入井筒。以上后再进入井筒。 （3 3）冷冷、热热风风在在井井口口房房和和井井筒筒内内同同时时混混合合：这这种种布布置置方方式式是是前前两两种种方方式式的的结结合合，它它将将大大部部分分热热风风送送入入井井筒筒内内混混合合，而而将将小小部部分
8、分热热风风送送入入井井口口房房内混合。内混合。 以以上上三三种种方方式式相相比比较较，第第一一种种方方式式冷冷、热热风风混混合合效效果果较较好好，通通风风机机噪噪声声对对井井口口房房的的影影响响相相对对较较小小，但但井井口口房房风风速速大大、风风温温低低，井井口口作作业业人人员员的的工工作作条条件件差差，而而且且井井筒筒热热风风口口对对面面井井壁壁、上上部部罐罐座座和和罐罐顶顶保保险险装装置置有有冻冻冰冰危危险险；第第二二种种方方式式井井口口房房工工作作条条件件有有所所改改善善，上上部部罐罐座座和和罐罐顶顶保保险险装装置置冻冻冰冰危危险险减减少少，但但冷冷、热热风风的的混混合合效效果果不不如如
9、前前者者，而而且且井井口口房房内内风风速速较较大大，尤尤其其是是通通风风机机的的噪噪声声对对井井口口的的通通讯讯信信号号影影响响较较大大；第第三三种种方方式式综综合合了了前前两两种的优点种的优点，而避免了其缺点，但管理较为复杂。，而避免了其缺点，但管理较为复杂。很吐攫挠附睡抛哲丈辨歹改湿乡擦蓄捣字褒辣喜伞普眷鞠开凿睹缆烁茶民第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论7/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 图 8-1-21通风机房；通风机房；2空气加热室；空气加热室；3空气加热器；空气加热器；4通风机；通风机；5井筒井筒 图 8-1-1 1通风机房；通风机房；2空气
10、加热室；空气加热室；3空气加热空气加热器；器；4通风机；通风机；5热风道；热风道；6井筒井筒 图8-1-3 1通风机房；通风机房；2空气加热室；空气加热室；3空气加热器；空气加热器；4通风机；通风机；5热风道；热风道；6井筒。井筒。尿凹抢塞瘪狰旱蝎妄空帚匀耻愤化担剃拟脓福由播味吵胖魔诀与仲耕蝶鼠第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论8/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 2.2.井口房密闭的加热方式井口房密闭的加热方式 当当井井口口房房有有条条件件密密闭闭时时，热热风风可可依依靠靠矿矿井井主主要要通通风风机机的的负负压压作作用用而而进进入入井井口口房房和和井井
11、筒筒，而而不不需需设设置置专专用用的的通通风风机机送送风风。采采用用这这种种方方式式，大大多多是是在在井井口口房房内内直直接接设设置置空空气气加加热热器器，让让冷冷、热热风风在在井井口口房房内进行混合。内进行混合。 对对于于大大型型矿矿井井，当当井井筒筒进进风风量量较较大大时时，为为了了使使井井口口房房风风速速不不超超限限，可可在在井井口口房房外外建建立立冷冷风风塔塔和和冷冷风风道道，让让一一部部分分冷冷风风先先经经过过冷冷风风道道直直接接进进入入井井筒筒，使使冷冷、热热风风即即在在井井口口房房混混合合又又在在井井筒筒内内混混合合。采采用用这这种方式时，应注意防止冷风道与井筒联接处结冰。种方式
12、时，应注意防止冷风道与井筒联接处结冰。 井口房不密闭与井口房密闭这两种井口空气加热方式相比，其优井口房不密闭与井口房密闭这两种井口空气加热方式相比，其优缺点见下表缺点见下表。 枉赶太凄蚊擞神神毗靛搔赎愉往夜喻纬拣百萌帮肌孤丢致喇样灌菏叁聚行第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论9/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录井口空气井口空气加热方式加热方式优优 点点 缺缺 点点井口房不井口房不密闭时密闭时 1 1井口房不要求密闭；井口房不要求密闭；2 2可建立独可建立独立的空气加热室，布置较为灵活；立的空气加热室，布置较为灵活；3 3在相同风量下，所需空气加热器的在相同
13、风量下，所需空气加热器的片数少。片数少。1 1井口房不要求密闭；井口房不要求密闭；2 2可建立独立的空气加热可建立独立的空气加热室，布置较为灵活；室，布置较为灵活；3 3在在相同风量下，所需空气加相同风量下，所需空气加热器的片数少。热器的片数少。井口房密井口房密闭时闭时 1 1井口房工作条件好；井口房工作条件好；2 2不需设置不需设置专用通风机，设备投资少。专用通风机，设备投资少。1 1井口房密闭增加矿井井口房密闭增加矿井通风阻力；通风阻力；2 2井口房漏风管理较为井口房漏风管理较为麻烦。麻烦。 井口空气加热方式的优缺点比较表井口空气加热方式的优缺点比较表描问烹银你天无乓戚淄彦愁州侵跋蹦办南倾
14、漂孟涩干再渊铃删淑竖悯讣眨第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论10/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录二、空气加热量的计算二、空气加热量的计算1.1.计算参数的确定计算参数的确定 (1)(1)室室外外冷冷风风计计算算温温度度的的确确定定。井井口口空空气气防防冻冻加加热热的的室室外外冷冷风风计计算算温温度度，通通常常按按下下述述原原则则确确定定：立立井井和和斜斜井井采采用用历历年年极极端端最最低低温温度度的的平平均均值值；平平硐硐采采用用历历年年极极端端最最低低温温度度平平均均值值与与采采暖暖室室外外计计算算温温度度二二者者的的平均值。平均值。 (2)(2)空
15、空气气加加热热器器出出口口热热风风温温度度的的确确定定。通通过过空空气气加加热热器器后后的的热热风风温温度，根据井口空气加热方式按下表确定。度，根据井口空气加热方式按下表确定。送风地点送风地点 热风温度热风温度() 送风地点送风地点 热风温度热风温度()立井井筒立井井筒 6070 正压进入井正压进入井口房口房2030 斜井或平硐斜井或平硐 4050 负压进入井负压进入井口房口房 1020 空气加热器后热风温度的确定空气加热器后热风温度的确定柿销单震筹傲雏纫听树部豌甸衍惯执期麦庶埋地伸伎殊菌兜伞掷颧忻附壬第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论11/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院
16、空气调节空气调节目录2.2.空气加热量的计算空气加热量的计算 井井口口空空气气加加热热量量包包括括基基本本加加热热量量和和附附加加热热损损失失两两部部分分，其其中中附附加加热热损失包括热风道、通风机壳及井口房外围护结构的热损失损失包括热风道、通风机壳及井口房外围护结构的热损失等。等。 基基本本加加热热量量即即为为加加热热冷冷风风所所需需的的热热量量，在在设设计计中中，一一般般附附加加热热损损失失可不单独计算，总加热量可按基本加热量乘以一个系数求得。可不单独计算，总加热量可按基本加热量乘以一个系数求得。 即总加热量即总加热量Q Q，可按公式（，可按公式（8-1-18-1-1）计算：）计算： ，K
17、W (8-1-1)KW (8-1-1) MM井井筒筒进进风风量量，Kg/sKg/s；C CP P空空气气定定压压比比热热，C Cp p=1.01 =1.01 KJ/KJ/（KgKKgK）。热热量量损损失失系系数数，井井口口房房不不密密闭闭时时=1.05=1.051.101.10，密密闭闭时时=1.10=1.101.151.15；t th h冷冷、热热风风混混合合后后空空气气温温度度，可可取取22；t tl l室室外外冷冷风风温温度度，； 异衔腻隅撵贤所理船换面窃涩鹤东娠执障虐粉采填瓜蛇省供傲窄狗涯陆乔第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论12/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空
18、气调节空气调节目录三、空气加热器的选择计算三、空气加热器的选择计算1.1.基本计算公式基本计算公式(1) (1) 通过空气加热器的风量通过空气加热器的风量 ，Kg/s Kg/s （8-1-38-1-3） M M1 1通通过过空空气气加加热热器器的的风风量量，Kg/sKg/s；t th0h0加加热热后后加加热热器器出出口口热热风风温温度度，按表按表8-1-28-1-2选取；其余符号意义同前。选取；其余符号意义同前。(2)(2)空气加热器能够供给的热量空气加热器能够供给的热量 Q QkStkStp p， KW (8-1-4) KW (8-1-4) Q Q空空气气加加热热器器能能够够供供给给的的热热
19、量量，KWKW； K K 空空气气加加热热器器的的传传热热系系数数，KW/KW/（m m2 2KK）；S S 空空气气加加热热器器的的散散热热面面积积，m m2 2；ttp p热热媒媒与与空空气气间间的的平平均均温温差差，。 当热媒为蒸汽时：当热媒为蒸汽时：ttp p=t=tv v-(t-(tl l+t+th0h0)/2, (8-1-5) )/2, (8-1-5) 当热媒为热水时：当热媒为热水时：ttp p=(t=(tw1w1+t+tw2w2)/2-(t)/2-(te e+t+thoho)/2)/2， (8-1-6) (8-1-6) t tv v饱饱和和蒸蒸汽汽温温度度，；t tw1w1、t
20、tw2w2热热水水供供水水和和回回水水温温度度，； 其其余余符符号号意义同前。意义同前。 儿奈蚌葫者甫辫集泌援以雄红航筋堕呀始庄书徒堵刁惩葬羽克袍大勾牲全第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论13/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 空气加热器常用的在不同压力下的饱和蒸汽温度，见表空气加热器常用的在不同压力下的饱和蒸汽温度，见表8-1-38-1-32.2.选择计算步骤选择计算步骤 空气加热器的选择计算可按下述方法和步骤进行：空气加热器的选择计算可按下述方法和步骤进行：(1)(1)初选加热器的型号初选加热器的型号 初初选选加加热热器器的的型型号号首首先先应应假假
21、定定通通过过空空气气加加热热器器的的质质量量流流速速(v)(v)，一一般般井井口口房房不不密密闭闭时时(v)(v)可可选选4 48Kg/m8Kg/m2 2.s,.s,井井口口房房密密闭闭时时(v)(v)可可选选2 24Kg/m4Kg/m2 2.s.s。然后按下式求出加热器所需的有效通风截面积。然后按下式求出加热器所需的有效通风截面积S S： S SM M1 1/(v)/(v)，m m2 2 (8-1-7) (8-1-7) 在加热器的型号初步选定之后，即可根据加热器实际的有效通风截面在加热器的型号初步选定之后，即可根据加热器实际的有效通风截面积，算出实际的积，算出实际的(v)(v)值。值。蒸汽压
22、力蒸汽压力(KPa) 30 98 196 245 294 343392 饱和蒸汽温度饱和蒸汽温度() 100 119.6132.8 138.2 142.9147.2151 表表8-1-3 不同压力下的饱和蒸汽温度不同压力下的饱和蒸汽温度蒙规矗犊之勒克媚屉枯湛颗韦冬账佃甩忆事爵胖痈炳惯筐酿躯钒别拽窑啃第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论14/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录（2 2）计算加热器的传热系数）计算加热器的传热系数 有有的的产产品品在在整整理理传传热热系系数数实实验验公公式式时时，用用的的不不是是质质量量流流速速（vv），而而是是迎迎面面风风速速v
23、 vy y, ,则则应应根根据据加加热热器器有有效效截截面面积积与与迎迎风风面面积积之之比比值值（称为有效截面系数），使用关系式，由称为有效截面系数），使用关系式，由vv求出求出v vy y后，再计算传热系数。后，再计算传热系数。 如如果果热热媒媒为为热热水水，则则在在传传热热系系数数的的计计算算公公式式中中还还要要用用到到管管内内水水流流速速V VW W。加热器管内水流速可按下式计算：。加热器管内水流速可按下式计算： m/s (8-1-8) m/s (8-1-8)V VW W加加热热器器管管内内水水的的实实际际流流速速，m/sm/s；S Sw w空空气气加加热热器器热热媒媒通通过过的的截截面
24、面积，积，m m2 2； C C水的比热，水的比热，C C 4.1868KJ/KgK 4.1868KJ/KgK。 其余符号意义同前。其余符号意义同前。 拜依情土佬绰镰借邢泰栈峰意薯拷跋放蛊吊驰窗哩翌亡玫好冀棋颅卖橱脂第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论15/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录（3 3）计算所需的空气加热器面积和加热器台数）计算所需的空气加热器面积和加热器台数 空气加热器所需的加热面积可按下式计算：空气加热器所需的加热面积可按下式计算： m m2 2 (8-1-9) (8-1-9) 式中符号意义同前。式中符号意义同前。 计计算算出出所所需需加加
25、热热面面积积后后，可可根根据据每每台台加加热热器器的的实实际际加加热热面面积确定所需加热器的排数和台数。积确定所需加热器的排数和台数。 (4)(4)检查空气加热器的富余系数检查空气加热器的富余系数，一般取，一般取1.151.151.251.25。 (5)(5)计算空气加热器的空气阻力计算空气加热器的空气阻力HH。 (6) (6)计算空气加热器管内水阻力计算空气加热器管内水阻力hh。蜜钉愈甚廓株要鹰骤集鞭肤研政敛懦肪欠殊霸敲盏疥勇呵绽软愁良概拜露第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论16/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录第二节第二节 矿井主要热源及其散热量矿井
26、主要热源及其散热量 要进行矿井空调设计，首先就必须了解引起矿井高温热害的主要影响因素。能要进行矿井空调设计，首先就必须了解引起矿井高温热害的主要影响因素。能引起矿井气温值升高的环境因素统称为引起矿井气温值升高的环境因素统称为矿井热源矿井热源。一、井巷围岩传热一、井巷围岩传热1 1围岩原始温度的测算围岩原始温度的测算 围岩原始温度是指井巷周围未被通风冷却的原始岩层温度。由于在地表大气围岩原始温度是指井巷周围未被通风冷却的原始岩层温度。由于在地表大气和大地热流场的共同作用下，岩层原始温度沿垂直方向上大致可划分为三个层带：和大地热流场的共同作用下，岩层原始温度沿垂直方向上大致可划分为三个层带： 变温
27、带：变温带：在地表浅部由于受地表大气的影响，岩层原始温度随地表大气温度在地表浅部由于受地表大气的影响，岩层原始温度随地表大气温度的变化而呈周期性地变化，称为的变化而呈周期性地变化，称为变温带变温带。 恒温带：恒温带：随着深度的增加，岩层原始温度受地表大气的影响逐渐减弱，而受随着深度的增加，岩层原始温度受地表大气的影响逐渐减弱，而受大地热流场的影响逐渐增强，当到达某一深度处时，二者趋于平衡，岩温常年基大地热流场的影响逐渐增强，当到达某一深度处时，二者趋于平衡，岩温常年基本保持不变，这一层带称为本保持不变，这一层带称为恒温带恒温带，恒温带的温度约比当地年平均气温高，恒温带的温度约比当地年平均气温高
28、1 122。脐窃妮抗舞七帖匹芍亭撼桥归忻蜜霹凿稍咐役班丘谷赐桶嗡匀置烦兼绚苇第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论17/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 增温带：增温带：在恒温带以下，由于受大地热流场的影响，在一定在恒温带以下，由于受大地热流场的影响，在一定的区域范围内，的区域范围内，岩层原始温度随深度的增加而增加，大致呈线性的变化规律，这一层带称为增温岩层原始温度随深度的增加而增加，大致呈线性的变化规律，这一层带称为增温带。带。 地温率：地温率：在增温带内，岩层原始温度随深度的变化规律可用地温率或地温在增温带内，岩层原始温度随深度的变化规律可用地温率或地温
29、梯度来表示。地温率是指恒温带以下梯度来表示。地温率是指恒温带以下岩层温度每增加岩层温度每增加11，所增加的垂直深度，所增加的垂直深度，即：即： m/ (8-2-1) m/ (8-2-1) 地地温温梯梯度度：指指恒恒温温带带以以下下，垂垂直直深深度度每每增增加加100m100m时时，原原始始岩岩温温的的升升高高值值，它与地温率之间的关系为：它与地温率之间的关系为： G Gr r=100/g=100/gr r /100m (8-2-2) /100m (8-2-2) g gr r地温率，地温率，m/m/；G Gr r地温梯度，地温梯度，/100m/100m； Z Z0 0、ZZ恒恒温温带带深深度度和
30、和岩岩层层温温度度测测算算处处的的深深度度，m m；t tr0r0、t tr r恒恒温温带带温温度度和和岩岩层层原原始始温温度度，。若若已已知知g gr r或或G Gr r及及Z Z0 0、t tr0r0，则则对对式式（8-2-18-2-1）、式式（8-2-28-2-2）进进行行变变形后形后, ,即可计算出深度为即可计算出深度为ZmZm的原岩温度的原岩温度t tr r。管锡肌呀态柏孺淀衫衫舀毕魏尽艾宵运荣十朵妓碗磕嗡毙承朗喊枪攻曙回第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论18/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 矿区名称矿区名称 恒温带深度恒温带深度 Z0(m)
31、 恒温带温度恒温带温度tr0()地温率地温率 gr(m/) 辽宁抚顺辽宁抚顺 山东枣庄山东枣庄 平顶山矿区平顶山矿区 罗河铁矿区罗河铁矿区安徽淮南潘集安徽淮南潘集辽宁北票台吉辽宁北票台吉 广西合山广西合山 浙江长广浙江长广 湖北黄石湖北黄石 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 我国部分矿区恒温带参数我国部分矿区恒温带参数 渐税翟敌扶扒礁衬啮中焙铺肥捌垣餐懂亮素枷咀轿鲤新娥溺谊僻露邹沛迁第8章矿井气调节概论第8
32、章矿井气调节概论19/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录2 2围岩与风流间传热量围岩与风流间传热量 井井巷巷围围岩岩与与风风流流间间的的传传热热是是一一个个复复杂杂的的不不稳稳定定传传热热过过程程。井井巷巷开开掘掘后后，随随着着时时间间的的推推移移，围围岩岩被被冷冷却却的的范范围围逐逐渐渐扩扩大大，其其所所向向风风流流传传递递的的热热量量逐逐渐渐减减少少；而而且且在在传传热热过过程程中中由由于于井井巷巷表表面面水水分分蒸蒸发发或或凝凝结结，还还伴伴随随着着传传质质过过程程发发生生。为为简简化化研研究究，目目前前常常将将这这些些复复杂杂的的影影响响因因素素都都归归
33、结结到到传传热热系系数数中中去去讨讨论论。因因此此，井井巷巷围围岩岩与与风风流流间间的的传传热热量量可可按按下式来计算：下式来计算： Q Qr rK KUL(tUL(trmrm-t)-t)， KW (8-2-5) KW (8-2-5) Q Qr r井巷围岩传热量，井巷围岩传热量，KWKW； K K围岩与风流间的不稳定换热系数，围岩与风流间的不稳定换热系数，KW/(mKW/(m2 2)； U U井巷周长，井巷周长，m m； L L井巷长度，井巷长度，m m； t trmrm平均原始岩温，平均原始岩温，； t t井巷中平均风温，井巷中平均风温，。延钩乡锁翘邓诈绷绒功蔷扰悄姨熔舟追审熔迫敦肚瑟磁奋掺
34、囊靡振热业见第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论20/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 围岩与风流间的不稳定传热系数围岩与风流间的不稳定传热系数K K是指井巷围岩深部未被冷却的是指井巷围岩深部未被冷却的岩体与空气间温差为岩体与空气间温差为1 1时，单位时间内从每时，单位时间内从每m m2 2 巷道壁面上向空气放巷道壁面上向空气放出出( (或吸收或吸收) )的热量。它是围岩的热物理性质、井巷形状尺寸、通风的热量。它是围岩的热物理性质、井巷形状尺寸、通风强度及通风时间等的函数。由于不稳定传热系数的解析解相当复杂，强度及通风时间等的函数。由于不稳定传热系数的解析
35、解相当复杂，在矿井空调设计中大多采用简化公式或统计公式计算。在矿井空调设计中大多采用简化公式或统计公式计算。 二、机电设备放热二、机电设备放热1.1.采掘设备放热采掘设备放热 采掘设备运转所消耗的电能最终都将转化为热能，其中大部分将采掘设备运转所消耗的电能最终都将转化为热能，其中大部分将被采掘工作面风流所吸收。风流所吸收的热能中小部分能引起风流被采掘工作面风流所吸收。风流所吸收的热能中小部分能引起风流的温升，其中大部分转化成汽化潜热引起焓增。的温升，其中大部分转化成汽化潜热引起焓增。 难骡怜威稠誉冻臀何稽屁刺潍真碍弃撼袁扇眨缨厢上剧喘杜樟郎傀绽浮做第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论21/
36、60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 采掘设备运转放热一般可按下式计算：采掘设备运转放热一般可按下式计算： Q Qc cNN， KW (8-2-6) KW (8-2-6) Q Qc c风流所吸收的热量，风流所吸收的热量，KWKW； 采采掘掘设设备备运运转转放放热热中中风风流流的的吸吸热热比比例例系系数数；值值可可通通过过实实测测统统计计来确定。来确定。 N N采掘设备实耗功率，采掘设备实耗功率，KWKW。2.2.其它电动设备放热其它电动设备放热 电动设备放热量一般可按下式计算：电动设备放热量一般可按下式计算： Q Qe e(1-(1-t t)m mN N， KW
37、(8-2-7) KW (8-2-7)Q Qe e电动设备放热量，电动设备放热量，KWKW；NN电动机的额定功率，电动机的额定功率，KWKW；t t提升设备的机械效率，非提升设备或下放物料提升设备的机械效率，非提升设备或下放物料t t=0=0；m m电电动动机机的的综综合合效效率率，包包括括负负荷荷率率、每每日日运运转转时时间间和和电电动动机机效效率率等等因因素。素。 胡望慧扬鸥澄簧押统若庄镑贤洼泌恤愁泪纹孪豢厌瑚蝶哆洽开转枕讽硬进第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论22/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录三、运输中煤炭及矸石的放热三、运输中煤炭及矸石的放热
38、在在以以运运输输机机巷巷作作为为进进风风巷巷的的采采区区通通风风系系统统中中，运运输输中中煤煤炭炭及及矸矸石石的的放放热热是是一一种种比比较较重重要要的的热热源源。运运输输中中煤煤炭炭及及矸矸石石的的放放热热量量一一般般可可用下式近似计算：用下式近似计算： KW (8-2-8) KW (8-2-8) Q Qk k运输中煤炭或矸石的放热量，运输中煤炭或矸石的放热量，KWKW； m m煤炭或矸石的运输量，煤炭或矸石的运输量，Kg/sKg/s； C Cm m煤炭或矸石的比热，煤炭或矸石的比热，KJ/(Kg)KJ/(Kg)； tt 煤煤炭炭或或矸矸石石与与空空气气温温差差，。可可由由实实测测确确定定，
39、也也可可用用下下式式估估算：算： (8-2-9) (8-2-9) LL运运输输距距离离，m m； t tr r运运输输中中煤煤炭炭或或矸矸石石的的平平均均温温度度，一一般般较较回回采工作面的原始岩温低采工作面的原始岩温低4 488； t twmwm运输巷道中风流的平均湿球温度，运输巷道中风流的平均湿球温度，。脸客爱牧同沁伎鼠借妙半宁芽旺杠泉主恭倪症斗还木馅到铆桃赞似舍勒传第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论23/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录四、矿物及其它有机物的氧化放热四、矿物及其它有机物的氧化放热 井井下下矿矿物物及及其其它它有有机机物物的的氧氧化化
40、放放热热是是一一个个十十分分复复杂杂的的过过程程，很很难将它与其它热源分离开来单独计算，现一般采用下式估算：难将它与其它热源分离开来单独计算，现一般采用下式估算： KW (8-2-10) KW (8-2-10)式中式中 Q Q0 0氧化放热量，氧化放热量，KWKW V V巷道中平均风速，巷道中平均风速，m/sm/s； q q0 0VV1m/s1m/s 时时单单位位面面积积氧氧化化放放热热量量，KW/mKW/m2 2；在在无无实实测测资资料时，料时， 可取可取3 34.6104.610-3 -3 KW/mKW/m2 2。 其余符号意义同前。其余符号意义同前。奈伺池距兴赎母靡怒绪锻克柏揩焙荣蛋停善
41、旁侦焦椰瞪元岛纬芝撤疚阜梢第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论24/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录五、人员放热五、人员放热 在在人人员员比比较较集集中中的的采采掘掘工工作作面面，人人员员放放热热对对工工作作面面的的气气候候条条件件也也有有一一定定的的影影响响。人人员员放放热热与与劳劳动动强强度度和和个个人人体体质质有关，现一般按下式进行计算：有关，现一般按下式进行计算： KW (8-2-11) KW (8-2-11) Q Qw0w0人员放热量，人员放热量，KWKW nn工作面总人数；工作面总人数； qq每每人人发发热热量量，一一般般参参考考以以下下数数据
42、据取取值值：静静止止状状态态时时取取0.090.090.12KW0.12KW；轻轻度度体体力力劳劳动动时时取取0.2kw0.2kw；中中等等体体力力劳劳动动时取时取0.275kw0.275kw；繁重体力劳动时取；繁重体力劳动时取0.47kw0.47kw。 薛柿奶赢雀卓淡酋满幅盗养羔漳哎解鹅漓码运浮市岗扎释焙扁牢稿殿叛凑第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论25/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录六、热水放热六、热水放热 井下热水放热主要取决于水温、水量和排水方式。当采用有盖水沟或井下热水放热主要取决于水温、水量和排水方式。当采用有盖水沟或管道排水时，其传热量可
43、按下式计算：管道排水时，其传热量可按下式计算： KW (8-2-12) KW (8-2-12) Q Qw w热水传热量，热水传热量，KWKW； K Kw w水沟盖板或管道的传热系数，水沟盖板或管道的传热系数，KW/(mKW/(m2 2)； S S水与空气间的传热面积。水沟排水水与空气间的传热面积。水沟排水:S:SB Bw wL L，m2m2；管道排水；管道排水:S:SDD2 2L L，m2m2； B Bw w水沟宽度，水沟宽度，m m；D D2 2管道外径，管道外径，m m；LL水沟长度，水沟长度，m m； t tw w 水沟或管道中水的平均温度，水沟或管道中水的平均温度，； t t巷道中风流
44、的平均温度，巷道中风流的平均温度，。 水沟盖板的传热系数可按下式确定：水沟盖板的传热系数可按下式确定： KW/(m KW/(m2 2) (8-2-13) ) (8-2-13) 曰独屉吝辨同肆藤宵陀哀释励晴施蔗荧趋林跪裁菇只序耙苍献硼赦贞膏佐第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论26/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 管道传热系数可按下式确定：管道传热系数可按下式确定： KW/(m KW/(m2 2) ) （8-2-148-2-14） 1 1水与水沟盖板或管道内壁的对流换热系数，水与水沟盖板或管道内壁的对流换热系数，KW/(mKW/(m2 2)； 2 2水沟盖
45、板或管道外壁与巷道空气的对流换热系数，水沟盖板或管道外壁与巷道空气的对流换热系数，KW/(mKW/(m2 2)； 盖板厚度，盖板厚度，m m； 盖板或管壁材料的导热系数，盖板或管壁材料的导热系数，KW/(mKW/(m2 2)； D D1 1管道内径，管道内径，m m； D D2 2管道外径，管道外径，m m。 啸怪坞洞婉幂蚜默翠铜蹦咏奇绘商拭炯明备创攫续出凹讽饰镇陨跌注纳苹第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论27/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录第三节第三节 矿井风流热湿计算矿井风流热湿计算 矿井风流热湿计算是矿井空调设计的基础，是采取合理的空调技术措施的
46、依据。矿井风流热湿计算是矿井空调设计的基础，是采取合理的空调技术措施的依据。一、地表大气状态参数的确定一、地表大气状态参数的确定 地表大气状态参数一般按下述原则确定：地表大气状态参数一般按下述原则确定： 温度温度采用历年最热月月平均温度的平均值；采用历年最热月月平均温度的平均值； 相对湿度相对湿度采用历年最热月月平均相对湿度的平均值；采用历年最热月月平均相对湿度的平均值； 含湿量含湿量采用历年最热月月平均含湿量的平均值。采用历年最热月月平均含湿量的平均值。 这些数值均可从当地气象台、站的气象统计资料中获得。这些数值均可从当地气象台、站的气象统计资料中获得。 二、井筒风流的热交换和风温计算二、井
47、筒风流的热交换和风温计算 研研究究表表明明，在在井井筒筒通通过过风风量量较较大大的的情情况况下下，井井筒筒围围岩岩对对风风流流的的热热状状态态影影响响较较小小，决决定定井井筒筒风风流流热热状状态态的的主主要要因因素素是是地地表表大大气气条条件件和和风风流流在在井井筒筒内内的的加加湿湿压压缩缩过过程程。根据热力学第一定律，井筒风流的热平衡方程式为：根据热力学第一定律，井筒风流的热平衡方程式为： (8-3-1) (8-3-1) 番河邑搀纫喜汽高威祁喜列喀汐供眺挥忘晌霖碗仪冲冶汤恍渔谩髓惦宣梢第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论28/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节
48、目录在一定的大气压力下，在一定的大气压力下，风流的含湿量与风温呈近似的线性关系：风流的含湿量与风温呈近似的线性关系： g/Kg (8-3-2) g/Kg (8-3-2)式中式中 风流的相对湿度，；风流的相对湿度，； t t风流温度，风流温度，； P P大气压力，大气压力，PaPa； b b、PmPm与风温有关的常数，由表与风温有关的常数，由表8-3-18-3-1确定。确定。令令 ： 则：则： (8-3-3) (8-3-3)将式将式(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)羊樱父备汽场迹吝坟况谐痹叉惑捷详独谴疡滞激著饰诉轿
49、鹊其蛙崖治之增第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论29/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 组合参数组合参数( (只是为了简化公式而设的，没有任何物理意义只是为了简化公式而设的，没有任何物理意义) )： 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)即为井底风温计算
50、式。即为井底风温计算式。 P P1 1、P P2 2井口、井底的大气压力，井口、井底的大气压力， 对于井底大气压力可近似对于井底大气压力可近似 按式（按式（8-3-58-3-5）推算：）推算： P P2 2P P1 1g gp p(Z(Z1 1-Z-Z2 2) )，PaPa (8-3-5) (8-3-5) g gp p压力梯度，其值为压力梯度，其值为11.311.312.612.6，Pa/mPa/m； 1 1、2 2 井口、井底空气的相对湿度，。井口、井底空气的相对湿度，。 当井筒中存在水分蒸发时，由于水分蒸发吸收的热量来源于风流下行压缩当井筒中存在水分蒸发时，由于水分蒸发吸收的热量来源于风流
51、下行压缩热和风流本身，这部分热量将转化为汽化潜热，所以当风流沿井筒向下流动热和风流本身，这部分热量将转化为汽化潜热，所以当风流沿井筒向下流动时，有时井底风温不仅不会升高，反而还可能有所降低。时，有时井底风温不仅不会升高，反而还可能有所降低。芳瑶恋牙渗辱公又糙硼闭顾鳃客游陌搐兔舍斧驶擒贷垮屡懒颧盂财肯崖怜第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论30/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录三、巷道风流的热交换和风温计算三、巷道风流的热交换和风温计算 风流经过巷道时，由于与巷道环境间发生热湿交换，使风温随距离逐渐风流经过巷道时，由于与巷道环境间发生热湿交换，使风温随距离逐
52、渐上升。其热平衡方程式为：上升。其热平衡方程式为： (8-3- (8-3-6)6)式中式中 M Mb b风流的质量流量，风流的质量流量，Kg/sKg/s； K K风流与围岩间的不稳定换热系数，风流与围岩间的不稳定换热系数，KW/(KW/( m m2 2)； U U巷道周长，巷道周长，m m； t tr r原始岩温，原始岩温，； K Kt t、KxKx分别为热、冷管道的传热系数，分别为热、冷管道的传热系数，KW/(KW/( m m2 2)； U Ut t、UxUx分别为热、冷管道的周长，分别为热、冷管道的周长，m m； t tt t、txtx分别为热、冷管道内流体的平均温度，分别为热、冷管道内流
53、体的平均温度， ； Kw Kw巷道中水沟盖板的传热系数，巷道中水沟盖板的传热系数，KW/(KW/( m m2 2)； Bw Bw水沟宽度，水沟宽度，m m； t tw w 水沟中水的平均温度，水沟中水的平均温度，； Q Qm m巷道中各种绝对热源的放热量之和，巷道中各种绝对热源的放热量之和，KWKW； L L巷道的长度，巷道的长度，m m。朗纱狙漳渴风渍捷戚跋舶匹董几煎杭焉高疾钧楼职迎赏叉粘菌彻淤倍羔策第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论31/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录式式(8-3-6)(8-3-6)通过变换整理可改写成：通过变换整理可改写成： (R
54、 (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) 其中组合参数：其中组合参数： 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； ； 。饿栽窟济互雹钙叮妙氛惜阵晋襄诞烷谆作釜撑勒越鸳蚕愧湍男要芝溉淤弓第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论32/60河南理工大学河南理工大学 安
55、全学院安全学院空气调节空气调节目录 如果巷道中的相对热源只有围岩放热，则式如果巷道中的相对热源只有围岩放热，则式(8-3-8)(8-3-8) 还可简化为：还可简化为： ， (8-3-9) (8-3-9) 四、采掘工作面风流热交换与风温计算四、采掘工作面风流热交换与风温计算1.1.采煤工作面采煤工作面 风流通过采煤工作面时的热平衡方程式可表示为风流通过采煤工作面时的热平衡方程式可表示为 (8-3-10) (8-3-10) 式中式中 Q Qk k运输中煤炭放热量，运输中煤炭放热量，KWKW；其余符号意义同前。；其余符号意义同前。 将式将式(8-2-6)(8-2-6)和式和式(8-3-3)(8-3-
56、3)代入式代入式(8-3-10)(8-3-10)，经整理即可得出采煤工，经整理即可得出采煤工作面末端的风温计算式，其形式和式作面末端的风温计算式，其形式和式(8-3-9)(8-3-9)完全一样，只是其中的组合完全一样，只是其中的组合参数略有不同。参数略有不同。脊宾砍信挽捣遁趾约滑烂和刘鞍余妙疥综杯车妨赦聚湛厨呢华网子眯愤忙第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论33/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 对于采煤工作面：对于采煤工作面： ； 式中式中 m m每小时煤炭运输量，每小时煤炭运输量， ，t/ht/h； A A工作面日产量，工作面日产量，t t； 每日运煤
57、时数，每日运煤时数，h h。 当要求采煤工作面出口风温不超过规程规定时，其入口风温可按当要求采煤工作面出口风温不超过规程规定时，其入口风温可按下式确定：下式确定： ， (8-3-11) (8-3-11)季悦杉归辅咋讨挫蔗产饿哦钵仕守币邑骏套遂绥康多溉锣菩窃云相甲汝蹿第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论34/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录2.2.掘进工作面掘进工作面 风风流流在在掘掘进进工工作作面面的的热热交交换换主主要要是是通通过过风风筒筒进进行行的的，其其热热交交换换过过程程一一般般可可视视为等湿加热过程。现以如图为等湿加热过程。现以如图8-3-18-
58、3-1 所示的压入式通风为例进行讨论。所示的压入式通风为例进行讨论。 (1)(1)局部通风机出口风温确定局部通风机出口风温确定 风流通过局部通风机后，其出口风温一般可按下式确定：风流通过局部通风机后，其出口风温一般可按下式确定： ， (8-3-12) (8-3-12) K Kb b 局部通风机放热系数，可取局部通风机放热系数，可取0.550.550.70.7； t t0 0 局部通风机入口处巷道中的风温；局部通风机入口处巷道中的风温； N Ne e 局部通风机额定功率，局部通风机额定功率，KWKW； M Mb1 b1 局部通风机的吸风量，局部通风机的吸风量，Kg/sKg/s。(2)(2)风筒出
59、口风温的确定：风筒出口风温的确定： 根据热平衡方程式，风流通过风筒时，其出口风温可按下式确定：根据热平衡方程式，风流通过风筒时，其出口风温可按下式确定： ， (8-3-13) (8-3-13) 其中：其中： 逼腑阀趁肮浩木材逊坐毖战塔亥华扶申惰漏蛊遣每谎游萨湍犀且迈卤肖出第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论35/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录对于单层风筒对于单层风筒： KW/mKW/m2 2 (8-3-(8-3-14)14)对于隔热风筒：对于隔热风筒： KW/mKW/m2 2 (8-3-(8-3-15)15)式中式中 t tb b 风筒外平均风温，风筒外
60、平均风温，； Z Z1 1 风筒入口处标高，风筒入口处标高，m m； Z Z2 2 风筒出口处标高，风筒出口处标高，m m； K Kt t 风筒的传热系数，风筒的传热系数，KW/(mKW/(m2 2)； S St t 风筒的传热面积，风筒的传热面积，m m2 2； p p 风筒的有效风量率风筒的有效风量率, ,； M Mb2b2 风筒出口的有效风量，风筒出口的有效风量，Kg/sKg/s； 1 1风筒外对流换热系数，风筒外对流换热系数，KW/(mKW/(m2 2) ) 陈捂导澡字鲤摆卑搓亮眷囱份甲骚窃簇锅萎骄包坎体鸟一玻孺呕狗畔拙戴第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论36/60河南理工大学河
61、南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 2 2风筒内对流换热系数，风筒内对流换热系数，KW/mKW/m2 2； (8-3-17) (8-3-17) D D 1 1隔热风筒外径，隔热风筒外径，m m； D D2 2 风筒内径，风筒内径，m m； 隔热层的导热系数，隔热层的导热系数，KW/mKW/m； V Vb b 巷道中平均风速；巷道中平均风速； ，m/s (8-3-18)m/s (8-3-18) V Vm m 风筒内平均风速；风筒内平均风速； ，m/s (8-3-19)m/s (8-3-19) S S 掘进巷道的断面积，掘进巷道的断面积，m m2 2。榜蜕惊傈连脚励咸邓搪罢彰产搜瑞坚
62、姨厄拽瞄药俏蜡咏篓驹辱蕴阅壳栗矩第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论37/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录(3)(3)掘进头风温确定掘进头风温确定 风流从风筒口射出后，与掘进头近区围岩发生热交换，根据热风流从风筒口射出后，与掘进头近区围岩发生热交换，根据热平衡方程式，掘进头风温可按下式确定：平衡方程式，掘进头风温可按下式确定： ， (8-3-20) (8-3-20)其中：其中： ； ； ；式中式中 K K33 掘进头近区围岩不稳定换热系数，掘进头近区围岩不稳定换热系数，KW/mKW/m2 2； S S3 3 掘进头近区围岩散热面积，掘进头近区围岩散热面积，
63、m m2 2； Q Qm3m3掘进头近区局部热源散热量之和，掘进头近区局部热源散热量之和，KWKW。 其余符号意义同前。其余符号意义同前。掘进头近区围岩不稳定换热系数可按下式确定：掘进头近区围岩不稳定换热系数可按下式确定： ，KW/mKW/m2 2 (8-3-21) (8-3-21)其中：其中： ； ； ； 。 岩岩石石的的导导热热系系数数，KW/mKW/m；aa岩岩石石的的导导温温系系数数，m m2 2/h/h；3 3掘掘进进头头平平均均通通风风时时间间，h h；l l3 3掘进头近区长度，掘进头近区长度，m m。 陷批西忙著闽痔瞩撑惨藐勃陪众帅钧汀髓萨乓羌轻弧乃劳舰扬储鞘昆烛爵第8章矿井气
64、调节概论第8章矿井气调节概论38/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录五、矿井风流湿交换五、矿井风流湿交换 当当矿矿井井风风流流流流经经潮潮湿湿的的井井巷巷壁壁面面时时，由由于于井井巷巷表表面面水水分分的的蒸蒸发发或或凝凝结结，将将产产生生矿矿井井风风流流的的湿湿交交换换。根根据据湿湿交交换换理理论论，经经推推导导可可得得出出井井巷巷壁壁面面水水分分蒸发量的计算公式为：蒸发量的计算公式为： ，Kg/s (8-3-22)Kg/s (8-3-22)式中式中 井巷壁面与风流的对流换热系数；井巷壁面与风流的对流换热系数； ，KW/mKW/m2 2 (8-3-23) (8-
65、3-23) 水蒸气的汽化潜热，水蒸气的汽化潜热，2500 KJ/Kg2500 KJ/Kg； t t巷道中风流的平均温度，巷道中风流的平均温度，； t ts s巷道中风流的平均湿球温度，巷道中风流的平均湿球温度，； U U巷道周长，巷道周长，m m； L L巷道长度，巷道长度，m m； P P风流的压力，风流的压力，PaPa； P P0 0标准大气压力，标准大气压力，101325Pa101325Pa，V Vb b巷道中平均风速，巷道中平均风速，m/sm/s； 蒲氟纬化延粘纺杏感返吐呆赃繁南棋这佃性硕繁毒增殉润烟水荡考豹矮闪第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论39/60河南理工大学河南理工大学
66、 安全学院安全学院空气调节空气调节目录m m巷道壁面粗糙度系数，光滑壁面巷道壁面粗糙度系数，光滑壁面m m=1=1；主要运输大巷；主要运输大巷 m m =1.00 =1.001.651.65；运输平巷；运输平巷m m =1.65 =1.652.52.5；工作面；工作面m m =2.5 =2.53.13.1。由湿交换引起潜热交换，其潜热交换量为：由湿交换引起潜热交换，其潜热交换量为： ，KW (8-3-24)KW (8-3-24)式中符号意义同前。式中符号意义同前。必须指出：公式必须指出：公式(8-3-22)(8-3-22)是在井巷壁面完全潮湿的条件下导出的，所以是在井巷壁面完全潮湿的条件下导出
67、的，所以由由该该式式计计算算出出的的是是井井巷巷壁壁面面理理论论水水分分蒸蒸发发量量。实实际际上上，由由于于井井巷巷壁壁面面的的潮潮湿湿程程度度不不同同，其其湿湿交交换换量量也也有有所所不不同同，故故在在实实际际应应用用中中应应乘乘以以一一个个考考虑虑井井巷巷壁壁面面潮潮湿湿程程度度的的系系数数，称称为为井井巷巷壁壁面面潮潮湿湿度度系系数数，其其定定义义为为：井井巷巷壁壁面面实实际际的的水水分分蒸蒸发发量量与与理理论论水水分分蒸蒸发发量量的比值，用的比值，用f f表示，即：表示，即： (8-3-25) (8-3-25)该值可通过实验或实测得到。求得井巷壁面的潮湿度系数后，即可求得该值可通过实验
68、或实测得到。求得井巷壁面的潮湿度系数后，即可求得风流通过该段井巷时的含湿量增量：风流通过该段井巷时的含湿量增量： (8-3-26) (8-3-26)执盒功踢宣闭讽座妖戚施彪碰疽米辅蓬解煽衷侗叔簇弊讥孩毗梭短掷滩抖第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论40/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录由含湿量增量，即可求得该段井巷末端风流的含湿量和相对湿度：由含湿量增量，即可求得该段井巷末端风流的含湿量和相对湿度： (8-3-27) (8-3-27) (8-3-28) (8-3-28)式中式中 P Pv v 水蒸气分压力，可用下式计算：水蒸气分压力，可用下式计算： Pa
69、(8-3-29) Pa (8-3-29) P Ps s 饱和水蒸气分压力，可用下式计算：饱和水蒸气分压力，可用下式计算： Pa (8-3-30) Pa (8-3-30) 旺懊没窖薄梦辆他雨杆匠旁邓挪聚尹叭庄七尝替仔拇琉晓瞒咒杂劳梗桶肚第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论41/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录第四节第四节 矿井降温的一般技术措施矿井降温的一般技术措施 它它主主要要包包括括：通通风风降降温温、隔隔热热疏疏导导、个个体体防防护护等等，本本节节仅仅介介绍绍其其中几种主要措施。中几种主要措施。一、通风降温一、通风降温 加强通风是矿井降温的主要技术途径
70、。通风降温的主要措施就是加强通风是矿井降温的主要技术途径。通风降温的主要措施就是加大矿井风量和选择合理的矿井通风系统。加大矿井风量和选择合理的矿井通风系统。 1 1加大风量，加大风量，实践证明、在一定的条件下实践证明、在一定的条件下( (如原风量较小如原风量较小) )，增，增加风量是高温矿井员经济的降温手段之一。加风量是高温矿井员经济的降温手段之一。 加大风量不仅可以排出热量、降低风温，而且还可以有效地改加大风量不仅可以排出热量、降低风温，而且还可以有效地改善人体的散热条件，增加入体舒适感。所以在高温矿井采用通风降善人体的散热条件，增加入体舒适感。所以在高温矿井采用通风降温是矿井降温的基本措施
71、之一。温是矿井降温的基本措施之一。 但增风降温并不总是有效的。当风但增风降温并不总是有效的。当风量增加到一定程度时，增风降温的效果就会减弱。同时增风降温还量增加到一定程度时，增风降温的效果就会减弱。同时增风降温还受到井巷断面和通风机能力等各种因素的制约有一定的应用范围。受到井巷断面和通风机能力等各种因素的制约有一定的应用范围。 沾败丧焚懂硒斯汲绰诗驳戊疆挠暂媒淋验尖文等盂熬哦泳稳舌其脸枷呸艘第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论42/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录一、通风降温一、通风降温 2 2选择合理的矿井通风系统选择合理的矿井通风系统 (1)尽可能减少
72、进风路线的长度尽可能减少进风路线的长度 在井巷热环境条件和风量不变的情况下井巷风流的温升是随其流程的加长在井巷热环境条件和风量不变的情况下井巷风流的温升是随其流程的加长而增大，风路越长，风流沿途吸热量越大，温升也越大而增大，风路越长，风流沿途吸热量越大，温升也越大*所以，对罚温矿井应尽所以，对罚温矿井应尽量缩短进风路线的长度。量缩短进风路线的长度。 同时在进行开拓系统设计时要注意与通风系统相结合，避免将进风巷布置同时在进行开拓系统设计时要注意与通风系统相结合，避免将进风巷布置在高温岩层中和不必要地加长进风路线的长度，以使温升加大。在高温岩层中和不必要地加长进风路线的长度，以使温升加大。 (2)
73、尽量避免煤流与风流反向运行尽量避免煤流与风流反向运行 在选择采区通风系统时，尽量采用轨道上山进风方案，避免因煤流与风流方在选择采区通风系统时，尽量采用轨道上山进风方案，避免因煤流与风流方向相反，将煤炭在运输过程中的放热和设备放热带进工作面。根据德国的经验向相反，将煤炭在运输过程中的放热和设备放热带进工作面。根据德国的经验采用轨道上山采用轨道上山(乎巷乎巷)进风与运输上山进风与运输上山(乎巷乎巷)进风相比，回采工作面进风流的同进风相比，回采工作面进风流的同感温度可降低感温度可降低45。 (3)回采工作面采用下行风回采工作面采用下行风 在条件许可时，回采工作而可采用下行风。因为回来工作面采用下行风
74、时，在条件许可时，回采工作而可采用下行风。因为回来工作面采用下行风时，风流是从路程较短的上部巷道进人工作面，且减少了煤炭故热的影响，故可降风流是从路程较短的上部巷道进人工作面，且减少了煤炭故热的影响，故可降低工作面的进风温度。低工作面的进风温度。田攻嘶逗勺蕉挽狗掖终趋抠苹惫泊倾滥恳贝迎存孤偏杭篇寸兢店论萌乎溉第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论43/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录二、隔热疏导二、隔热疏导 所所谓谓隔隔热热疏疏导导就就是是采采取取各各种种有有效效措措施施将将矿矿井井热热源源与与风风流流隔隔离离开开来来，或或将将热热流流直直接接引引入入矿矿井
75、井回回风风流流中中，避避免免矿矿井井热热源源对对风风流流的的直直接接加加热热，从而达到矿井降温的目的。隔热疏导的措施主要有：从而达到矿井降温的目的。隔热疏导的措施主要有： 1 1巷道隔热巷道隔热 2 2管道和水沟隔热管道和水沟隔热 3 3井下发热量大的大型机电硐室应独立回风井下发热量大的大型机电硐室应独立回风三、个体防护三、个体防护 对个别气候条件恶劣的地点，由于技术或经济上的原因，如不能对个别气候条件恶劣的地点，由于技术或经济上的原因，如不能采取其他降温措施时，对矿工进行个体防护也是一种有效的方法。采取其他降温措施时，对矿工进行个体防护也是一种有效的方法。矿工个体防护的主要措施就是让矿工穿戴
76、轻便的冷却背心或冷却棺，矿工个体防护的主要措施就是让矿工穿戴轻便的冷却背心或冷却棺，以防止环境热对流和热辊射对人体的侵害；同时使人体自身的产热以防止环境热对流和热辊射对人体的侵害；同时使人体自身的产热量传给冷却服或冷却相中的冷媒。量传给冷却服或冷却相中的冷媒。踪忻楞皋筋琉刷笔版塌仇灸官睬烫拥澎诀霍域油酪腔成钎酪父蒋皇淀伸振第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论44/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录第五节第五节 矿井空调系统设计简介矿井空调系统设计简介 当当采采用用一一般般的的矿矿井井降降温温措措施施，不不能能有有效效地地解解决决采采掘掘工工作作面面的的高高温
77、温问问题题时时，就就必必须须采采用用矿矿井井空空调调技技术术。所所谓谓矿矿井井空空调调技技术术就就是是应应用用各各种种空空气气热热湿湿处处理理手手段段，来来调节和改善井下作业地点的气候条件，使之达到规定标准的一门综合性技术。调节和改善井下作业地点的气候条件，使之达到规定标准的一门综合性技术。 一、矿井空调系统设计的依据一、矿井空调系统设计的依据 矿矿井井空空调调系系统统设设计计的的主主要要依依据据是是行行业业法法规规（如如煤煤矿矿安安全全规规程程等等）和和上上级级主管部门的书面批示。此外还必须收集下列资料或数据：主管部门的书面批示。此外还必须收集下列资料或数据： (1)(1)矿矿区区常常年年气
78、气候候条条件件，如如地地表表大大气气的的月月平平均均温温度度、月月平平均均相相对对湿湿度度和和大大气气压压力等；力等； (2) (2)矿井各生产水平的地温资料和等地温线图；矿井各生产水平的地温资料和等地温线图； (3) (3)矿井设计生产能力、服务年限、开拓方式、采区布置和年度计划等；矿井设计生产能力、服务年限、开拓方式、采区布置和年度计划等； (4) (4)采掘工程平（剖）面图、通风系统图和通风网路图；采掘工程平（剖）面图、通风系统图和通风网路图； (5) (5)矿井通风系统阻力测定与分析数据，如井巷通风阻力、风阻、风量等；矿井通风系统阻力测定与分析数据，如井巷通风阻力、风阻、风量等； (6
79、) (6)井巷所穿过各岩层的岩石热物理性质，如导热系数、导温系数、比井巷所穿过各岩层的岩石热物理性质，如导热系数、导温系数、比热和密度等；热和密度等； (7) (7)矿井水温和水量。矿井水温和水量。缎茫揭康舜拓浮摈搬烂而凹氖惟璃河亲尽腿墓确硅志狡揽唉侮苟貌捏谓馅第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论45/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录二、设计的主要内容与步骤二、设计的主要内容与步骤 矿井空调系统设计是一项非常复杂的工作，其主要设计内容和步骤如下：矿井空调系统设计是一项非常复杂的工作，其主要设计内容和步骤如下： (1)(1)矿矿井井热热源源调调查查与与分分析
80、析，查查明明矿矿井井高高温温的的主主要要原原因因及及热热害害程程度度，并并对对矿矿井井空调系统设计的必要性作出评价；空调系统设计的必要性作出评价； (2)(2)根根据据实实测测或或预预测测的的风风温温，确确定定采采掘掘工工作作面面的的合合理理配配风风量量，并并计计算算出出采采掘掘工作面的需冷量，做到风量与冷量的最优匹配，以减少矿井空调系统的负荷；工作面的需冷量，做到风量与冷量的最优匹配，以减少矿井空调系统的负荷； (3)(3)根根据据采采掘掘工工作作面面的的需需冷冷量量、已已采采取取的的一一般般矿矿井井降降温温措措施施及及生生产产的的发发展展情情况，确定全矿井所需的制冷量，并报请有关部门核准；
81、况，确定全矿井所需的制冷量，并报请有关部门核准； (4)(4)根根据据矿矿井井具具体体条条件件，拟拟定定矿矿井井空空调调系系统统方方案案，包包括括制制冷冷站站位位置置、供供冷冷排排热热方方式式、管管道道布布置置、风风流流冷冷却却地地点点的的选选择择等等，并并进进行行技技术术经经济济比比较较，确确定定最最佳佳方方案；案； (5) (5)根据拟定的矿井空调系统方案，进行供冷排热设计，并进行设备选型；根据拟定的矿井空调系统方案，进行供冷排热设计，并进行设备选型； (6) (6)进行制冷机站（硐室）的土建设计，选取合理的布置方式；进行制冷机站（硐室）的土建设计，选取合理的布置方式； (7)(7)制制冷
82、冷机机站站（硐硐室室）内内自自动动监监控控与与安安全全防防护护设设施施的的设设计计，制制定定设设备备运运行行、维护的管理机制；维护的管理机制； (8) (8)概算矿井空调的吨煤成本和其它经济性指标。概算矿井空调的吨煤成本和其它经济性指标。赏忙猎尤羌踪蒋希燃寿莹书搏将亢椅吐仔型侠懒蚜索炕炕臃专手箱捉搁熬第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论46/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录三、矿井空调系统的基本类型三、矿井空调系统的基本类型 目目前前国国内内外外常常见见的的冷冷冻冻水水供供冷冷、空空冷冷器器冷冷却却风风流流的的矿矿井井集集中中空空调调系系统统，它它是是由由
83、制制冷冷、输输冷冷、传传冷冷和和排排热热四四个个环环节节所所组组成成。由由这这四四个个环环节节的的不不同同组组合合，便便构构成成了了不不同同的的矿矿井井空空调调系系统统。这这种种矿矿井井空空调调系系统统，若若按按制制冷冷站站所所处处的的位位置置不不同同来来分分，可可以以分分为为以以下下三种基本类型：三种基本类型：1 1地面集中式空调系统地面集中式空调系统 它它将将制制冷冷站站设设置置在在地地面面，冷冷凝凝热热也也在在地地面面排排放放，而而在在井井下下设设置置高高低低压压换换热热器器将将一一次高压冷冻水转换成二次低压冷冻水，最后在用风地点上用空冷器冷却风流。次高压冷冻水转换成二次低压冷冻水，最后
84、在用风地点上用空冷器冷却风流。2 2井下集中式空调系统井下集中式空调系统 井井下下集集中中式式空空调调系系统统如如按按冷冷凝凝热热排排放放地地点点不不同同来来分分，又又有有两两种种不不同同的的布布置置形形式式： 一一是是制制冷冷站站设设置置在在井井下下，并并利利用用井井下下回回风风流流排排热热。这这种种布布置置形形式式具具有有系系统统比比较较简简单单，冷冷量量调调节节方方便便，供供冷冷管管道道短短，无无高高压压冷冷水水系系统统等等优优点点 ; ;二二是是制制冷冷站站设设置置在在井井下下， 但但冷冷凝凝热热在在地地面面排排放放。这这种种布布置置形形式式虽虽可可提提高高冷冷凝凝热热的的排排放放能能
85、力力，但但需需 在在冷冷却却水水系系统统增设一个高低压换热器，系统比较复杂。增设一个高低压换热器，系统比较复杂。 料喳豆翻目芬估帛苔态口幂糖酮锰摧窖猿吧喘宠瓦袁继娠券蝉枕肮鸿末嗓第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论47/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录3 3井上、下联合式空调系统井上、下联合式空调系统 这这种种布布置置形形式式是是在在地地面面、井井下下同同时时设设置置制制冷冷站站，冷冷凝凝热热在在地地面面集中排集中排放。它实际上相当于两级制冷，井下制冷机的冷凝热是放。它实际上相当于两级制冷，井下制冷机的冷凝热是借助于地面制冷机冷水系统冷却。借助于地面制冷机
86、冷水系统冷却。 上述三种集中式矿井空调系统相比，在技术上的优缺点见表上述三种集中式矿井空调系统相比，在技术上的优缺点见表8-5-18-5-1。 赣告荔导兆臂语妥澈罗尹侨签风读三粹旅宰遍私肝医毡培烁绳斗株独似蒂第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论48/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录 制冷站位置制冷站位置 优优 点点 缺缺 点点 地地 面面 1 1厂房施工、设备安装、维护、厂房施工、设备安装、维护、管理方便；管理方便；2 2可用一般型的制冷设备，安全可用一般型的制冷设备，安全可靠；可靠；3 3冷凝热排放方便；冷凝热排放方便；4 4冷量便于调节；冷量便于调节；
87、5 5无需在井下开凿大断面硐室；无需在井下开凿大断面硐室；6 6冬季可用天然冷源。冬季可用天然冷源。 1 1高压载冷剂处理困难；高压载冷剂处理困难；2 2供冷管道长，冷损大；供冷管道长，冷损大；3 3需在井筒中安装大直径管道；需在井筒中安装大直径管道；4 4空调系统复杂。空调系统复杂。 井井 下下 1 1供冷管道短，冷损小；供冷管道短，冷损小；2 2无高压冷水系统；无高压冷水系统；3 3可利用矿井水或回风流排热；可利用矿井水或回风流排热；4 4供冷系统简单，冷量调节方供冷系统简单，冷量调节方 便；便； 1 1井下要开凿大断面的硐室；井下要开凿大断面的硐室；2 2对制冷设备要求严格；对制冷设备要
88、求严格；3 3设备安装、管理和维护不方便；设备安装、管理和维护不方便； 联联 合合 1.1.可提高一次载冷剂回水温度，减少可提高一次载冷剂回水温度，减少冷损；冷损；2.2.可利用一次载冷剂将井下制冷机的可利用一次载冷剂将井下制冷机的冷凝热带到地面排放。冷凝热带到地面排放。 1 1系统复杂；系统复杂；2 2设备分散，不便管理。设备分散，不便管理。 表表8-5-1 矿井集中式空调系统技术比较表矿井集中式空调系统技术比较表 四、制冷站负荷的确定和制冷设备的选择，参见有关设计四、制冷站负荷的确定和制冷设备的选择，参见有关设计 。枝谋棵市光终为苹盯赶拭粳诺喇零臣焚撵翔邪氨傍壁民阁粪粉召膛石昭惭第8章矿井
89、气调节概论第8章矿井气调节概论49/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录本章小结本章小结1 1、本章的主要内容、本章的主要内容 (1). (1).井口空气加热方式、井口空气加热方式、加热量的计算加热量的计算 (2). (2).矿井主要热源矿井主要热源 (3). (3).矿井降温措施矿井降温措施 (4). (4).矿井空调系统矿井空调系统 2 2、重点、重点 矿井降温的措施。矿井降温的措施。3 3、解决的实际问题、解决的实际问题 (1). (1).井口空气加热井口空气加热 (2). (2).矿井通风降温措施矿井通风降温措施 (3). (3).矿井空调系统的类型矿井空
90、调系统的类型4 4、下章课所讲内容、下章课所讲内容 矿井瓦斯矿井瓦斯斩减尸冬翌操李消能羞猜昂麓绅桅供耪敲植翁踊逝锋吞拾箕赘献弗了媒倦第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论50/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院空气调节空气调节目录4 4、解决的实际问题、解决的实际问题 1) 1)进行矿井通风系统比较；进行矿井通风系统比较； 2) 2)采区进、回风上、下山的选择；采区进、回风上、下山的选择； 3) 3)工作面上、下行风的选择；工作面上、下行风的选择； 4) 4)工作面通风系统的选择；工作面通风系统的选择； 5) 5)矿井有效风量率的计算及有控制；矿井有效风量率的计算及有控制； 6) 6)矿井通风系统设计。矿井通风系统设计。5 5、下章课所讲内容、下章课所讲内容 矿井空气调节概论矿井空气调节概论6 6、作业、作业 1 1、2 2、3 3、4 4、5 5屈豺骨拙衣坞僳充卤焚味春巍恩尉渍则系黍父尔第谩迂咒准寸泵译炊酣窃第8章矿井气调节概论第8章矿井气调节概论
