排风流能量品位提升循环与热回收系统运行优化

如何提高矿井排风流热回收系统的热工收益,属于绿色矿山技术中前沿问题。为了解决该问题,围绕用于排风流热湿能量品位提升中的空气热泵,基于有限时间热力学,得到不可逆变温热源循环方程组,推导出了关于环境温度的火用利润率解析式,定义了无量纲火用利润率表达式;利用该表达式,结合实际工况,对6个城市最不利供给时段的无量纲火用利润率,进行了逐日和逐时对比。结果表明:排风流热回收系统适用的地域呈气候分区特征,特别适宜于温带大陆性气候区;而亚热带季风性气候区,单日火用利润率函数的变化曲线大致呈“M”型,且排风流热回收系统运行过程中产生的收益不稳定,因此,需制定热回收系统的启停策略,以避免持续运行产生亏损。提出了一种启停控制方法,数值计算而得到应用该方法前后的系统收益;经对比,在采用该控制方法后,经济收益显著提高,无因次火用利润率最高可从-0.33提高至0.02,增量达0.35。

排风流热回收装置内上喷式液滴群特征与运移

为有效提高矿井排风热湿能量提取效率,在上喷式矿井排风流热回收装置内,采用马尔文激光粒度仪,开展喷嘴雾化压力、排风流风速对上喷式液滴群特征粒径与分散相分数影响试验,完成21个工况的沿程数据实测;应用临界韦伯数和韧带直径计算式,明确喷嘴操作参数与排风流动力学参数对液滴群分散相分数的影响;引入分散相分数,推导出具有液滴群特征粒径的单一液滴运移关联式。结果表明:液膜的初次破碎类型为长波长线性不稳定性破碎,当喷嘴雾化压力增大时,液滴粒径减小,分散相分数增大;引入分散相分数后,阻力系数增大,分散相分数对排风流热回收装置内的液滴群运移表现出类润滑作用。