kkl101礦用空氣制冷機的研制

1、第 2 卷第 4 期 平頂 山煤 炭 1 9 9 5 年 1 2月『 牛 一7K K L。礦用空 氣 制 冷機 的 研 制＼? 一’f l內(nèi)容提 要 本文介 紹 K KL。 ， 礦 用 空氣制冷 機 的原理 、 結(jié) 構(gòu)、 主要技 術(shù) 參數(shù) 及 其 在 掘進 I 作 面 空調(diào) 中應(yīng) 用 取 得 的 顯 著 效 果 。。關(guān) 鍵 詞腿 塑 堅 )7 ／1前言 推 廣 項 國家 科委 成 果 管理 辦 公 室 從 7 0年代 以

2、來 ， 隨 著采 深不 斷增 加 ，地下 巖溫 的升高 ． 平頂 山礦區(qū) 的井下 熱 害 也 越 來 越 嚴(yán) 重 ， 許 多 采 掘 工 作 面 的 空 氣 溫 度 超 過 2 8 ℃ ， 個 別 的達 到 3 4 ℃ 。環(huán) 境 高 溫 既影響礦工的身體健康 ． 也降低勞動效率 。為 此 ， 我 局 不 斷 研 究 對 策 ， 采 取 必 要 的 措 施 ， 包 括投 巨資 在一礦 和八 礦井 下安 裝分 散 和集中空調(diào)系統(tǒng) ， 改善作

3、業(yè)環(huán)境條件 。 由于 使用 的 氟 里 昂制 冷 機 組 的 系統(tǒng) 復(fù) 雜 及 大 型 電機和 電控 設(shè)備不 防爆等 問題 ， 致 使不 能正常 運行 。多 年來 ， 人 們一 直在 尋求 一種 系統(tǒng) 簡 單 ， 操作 方便 ， 投 資少 ， 又 能與 采掘 作業(yè)相 結(jié) 合 ， 直 接 利 用 現(xiàn) 有 的 系 統(tǒng) 進 行 空 調(diào) 的方 法 ， 壓 縮 空 氣 制 冷 就 是 其 中之 一 。1 9 7 7 年 ， 蘇聯(lián)研 制 出移動式

4、 礦用 空氣 制 冷 機 ， 在煤 礦 和 金 屬 礦 的 獨 頭 巷 道 掘 進 中 應(yīng) 用 。 1 9 8 9年 ， 波 蘭 試 制 出 渦 流 管 式 空 氣 制冷 裝置 ， 在煤礦掘進工作面試用 ， 二者 均 取得 了一定的 降溫效果 。7 O 年 代初期 ， 我國 曾研 制過壓 縮空氣 引射器 和渦流 式空 氣制冷 裝置 ， 因制冷 量 小 ， 噪音 大 ， 均 未 被 應(yīng)用 。直到 1 9 9 3年 7月 ， 平 頂 山礦

5、務(wù) 局 科 研 所 和 中 國 航 空 工 業(yè) 總 公 司 第 6 0 9 研 究 所 聯(lián) 合 研 制 成 功 KKL。礦 用 空 氣 制 冷 機 ， 為 我 國 礦 井 空 調(diào) 開辟 了一條 新的途徑 。該 機 已列 為煤 炭部 1 9 9 4年度 新技 術(shù) ·1 4 ·也 作為新 技術(shù) 在平頂 山召開推 廣會 ， 向全 國煤炭 、 冶金 、 化 工等系統(tǒng) 的熱 害礦井推廣 應(yīng) 用 。2 原 理和 結(jié)構(gòu) 2 ． 1

6、 原理 礦 用 空 氣 制 冷 機 是 根 據(jù) 壓 縮 空 氣 在 渦 輪 機 中 絕 熱 膨 脹 對 外 作 功 的 原 理 研 制 的 它 由膨脹部分 ( 膨脹機 ) 、 負(fù)載部分 ( 膨脹 機 負(fù)載) 及聯(lián)接 機構(gòu)三部分組成 ( 見圖 1 ) 。圖 1 膨 脹 機 原 理 示 意 圜l 一 膨脹部 舟 2 一 負(fù)最 3 一聯(lián) 接機 柚 當(dāng) l k g的 空氣進 入 膨 脹 機 時 壓 力 為 P 。 ， 溫 度 為 T 。 ， 焓

7、值為 I 。 { 流 出膨脹 機時 的 壓 力為 P， 溫度為 L ， 焓值為 i， 由膨 脹機 轉(zhuǎn) 化 井輸 出 給 負(fù)載 的 機 械 功 為 AL o p ， 根 據(jù) 能 量 方程 可得 出 AL 0 P — i 。 - i= A i( 1 )即 氣 流 輸 出給 負(fù)載 的 機 械 功 等于 氣 流 的 焓 = =+一 ，維普資訊 http://www.cqvip.com 第 2卷第 4 期 平頂 山煤 炭 19 9 5 年 1

8、 2 月△t —— 進 出 口空 氣 溫 差 ， ℃ 表 1 制 冷機 的 主要 技術(shù) 參數(shù) 項 目數(shù) 值 制 摶量 ( 最大 )3 OK W 進氣 壓 力<0 ． 2 2MP a進氣流 量 ( 最 大 )0 ． 4k g ／ s進 球 壓 力 ≤ 0 ． 1M P a進水流 量 O ．8 —04 0 k g ／ s重 量 8 lk g體積 長 寬 5 4 0mm高 】 1 1 0mm 噪 音 l <8

9、3d B32 ． 1 地 面 試 驗 的制 冷 量 由 于制 冷機 的制 冷 能 力 主 要 取 決 于供 氣 壓 力 ， 所 以 ， 在地 面試驗 時 ． 在 壓氣 機進 口空氣 溫度 、 水冷 卻器 的供水 溫 度和 流量 都 不 變 的 條 件 下 ， 測 得 了 不 同 供 氣 壓 力 時 的 制 冷 機 出 口溫 度 ， 計算 的 制 冷 量 見 表 2 。表 2K K L?？?氣制 冷機 地 面試 驗 的制冷 ■ 壓氣 機進

10、 口冷卻水 渦 輪 誨 溫度 壓 力 進 口7 K量 出 口溫 反 壓 ( 絕-“KW CKP a溫度 k g ， h度 ℃對 K P a )l 3 7 ．33 061 4 7 ．12 O ．1l 5 69— 3 6 -02142 7℃ l 7 00】 7 653 95I2 45I 9 6 ． 1— 4 0 ． 5l2 1 5 ． 74 11l】 2 8732 ． 2 井 下 試 用 的 制 冷 量 KKL。礦 用 空

11、氣 制 冷 機 ， 在 五 礦 己=巖石 軌道 下山掘進工 作 面應(yīng) 用 ， 環(huán)境 條件 見 4 ． 1節(jié) 說 明 。在 冷 卻 水 的 溫度 和 流 量 不 變 條 件 下 ， 觀 測 了制 冷 氣 在 不 同進 氣 壓 力 時進 出 口溫度 ， 計算的制冷量見表 3 。 由表 2 和 表 3 可 以看 出 ， 制 冷機 的 制冷 量隨 供 氣 壓 力 的 增 加 而 增 加 ， 當(dāng) 壓 力 為 0 ． 1 9 MP a時 ， 制冷量

12、 為 2 5 ． 4 KW 。 在實際應(yīng)用 中可根 據(jù) 需 冷 量 多 少 對 進 氣 壓 力 調(diào) 節(jié) ， 以達 到 最 佳 空 調(diào) 效 果 為準(zhǔn) 。3 ． 3 消音隔熱風(fēng)筒的效果 消音 隔熱風(fēng)筒 不僅 使制 冷機的噪聲 降 · 16 ·低 到 允 許 標(biāo) 準(zhǔn) 之 內(nèi) ， 且 減 少 了 冷 量 輸 送 損 失率 ， 避 免 過 低 溫風(fēng) 流對 人體 的 傷 害 。( 1 ) 玲 量 損 失 根 據(jù) 應(yīng) 用 時 測

13、得 的 有 關(guān) 參 數(shù) ， 求 得 消 音 隔 熱 風(fēng) 筒 (6 0 0 mm ) 的 冷 量 損 失 為 平 均 1 0 W ／ m。表 3 在平 局 +礦 試 用的制 冷 ■ 進 口空 氣進 口溫 空氣流 量 制 玲量 哐 力 M 度 Ck g ／ hKW o ．1 03209 6 8 ．91 3 ． 8O ．1 231 ．51 6 ． 8O ．1 431 ．4l l 8 5 ． 91 9 ． 5O ．1 53 O ．11 2

14、4 4 ． 02 0． 2O ．1 731 ． 4l 33 442 2． 701 93 1 ． 52 5． 4( 2 ) 消 音 KKLm礦 用 空 氣 制 冷 機 在 井 下 應(yīng) 中 安 裝 上 消 音 隔 熱 風(fēng) 筒 后 ， 在 l m 處 測 得 噪 音 為 8 3 d B， 而 單 風(fēng) 鉆 l m 處 的 噪 音 為 l 0 7 d B。在 相 同距 離 處 ， 地 面 未 安 裝 隔 音 隔 熱 風(fēng) 筒 時 為 1 0 7 d

15、 B。詳 見 表 4表 4K KI空 氣制 冷 機噪 音 蔫量 數(shù)據(jù) 距 制 冷 機 的 距 離 m 1 Ol 2l 5噪 地面 束裝 消l 049 99 79 49 289音 音隔 熱風(fēng)筒 井 下 裝 上 消 dB 835 0音 隔熱 風(fēng)筒 4 掘 進工 作面的空調(diào)效果 現(xiàn) 以 五 礦 己= 軌 道 下 山 應(yīng) 用 用 空 氣 制 冷 機 為 例 ， 說 明 掘 進 工 作 面 的空 調(diào) 效 果 。 應(yīng) 當(dāng) 指 出 ， 由

16、 于巷 道 頂 板 淋 水 ， 底 板 積 水 等 濕 源 的 影 響 ， 工 作 面 又 是 一 個 開 放 空 間 ， 當(dāng)玲 風(fēng)輸送 到工 作面時 ， 僅 僅是 環(huán)境 空氣 的溫 度 下 降 了 ， 而 相對 濕 度 基 本 上 沒 變 。4 ． 1 應(yīng) 用 地 點 的 環(huán)境 條 件 五 礦 己 軌 道 下 山 掘 進 工 作 面 是 目前 平 頂 山礦 區(qū) 熱 害 最 為 嚴(yán) 重 的 工 作 面 。應(yīng)用 段 的 巷 道 標(biāo) 高 在