廢棄礦井巷道季節(jié)性蓄熱特性研究.pdf

1、隨著礦產(chǎn)資源的深入開采,大量的地下巷道、硐室被棄之,廢棄礦井引起資源浪費(fèi)的同時(shí)帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。伴隨著不可再生能源緊缺及環(huán)境保護(hù)的需要,開發(fā)和利用清潔能源顯得格外重要,國內(nèi)外對廢棄礦井和能源利用相結(jié)合的研究也隨之興起。
　　結(jié)合太陽能集熱器的廢棄巷道季節(jié)性蓄熱水技術(shù),本文首先對其相關(guān)的傳熱及流動理論進(jìn)行分析,利用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)對比分析的方法,研究傾角因素和長度因素對巷道蓄熱特性的影響。
　　對巷道蓄熱原理及內(nèi)部的耦合換熱過

2、程和控制方程進(jìn)行了分析,在提出合理假設(shè)的基礎(chǔ)上,建立了適用于巷道季節(jié)性蓄熱的三維非穩(wěn)態(tài)湍流數(shù)值模型。并利用有限體積分析軟件FLUENT,對其溫度場和流場進(jìn)行數(shù)值模擬,研究巷道季節(jié)性蓄熱的特性。
　　處于地下300米深處的水平巷道在夏季儲存90℃的熱水,蓄熱三個(gè)月后熱水溫度仍保持在47℃左右,蓄熱期間熱水平均溫度降低速率逐漸減小,且由于自然對流的存在巷道上部的熱水溫度普遍高于下部各對應(yīng)點(diǎn)處的溫度。蓄熱開始的前20小時(shí)內(nèi)熱水向巖石散熱

3、速度最快,且該期間內(nèi)熱流密度變化幅度最大,其值降為初始時(shí)刻的50％左右,在蓄熱約600小時(shí)后熱流密度基本穩(wěn)定不變。巷道圍巖的等溫線是以巷道幾何中心為中心的一系列同心圓,且蓄熱三個(gè)月后其溫度波及巖石的最大半徑約為13m。
　　為了驗(yàn)證理論模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性,自行設(shè)計(jì)并搭建了與實(shí)際巷道尺寸比為1:20的模型實(shí)驗(yàn)臺。對其內(nèi)部熱水及外圍巖石的溫度場進(jìn)行測試,并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比較,兩者有較好的一致性。
　　通過改變巷道的傾斜角度及長