上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置及其設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種節(jié)水低阻高效的上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置及其設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)是，它包括擋水板、集水池、沉淀池、水處理器、熱泵機(jī)組、管排及噴嘴；特點(diǎn)為，所述管排及噴嘴安裝于擴(kuò)散塔內(nèi)底部，噴嘴向上噴水；在保證噴嘴噴淋液滴不破碎不吹飛不懸浮的情況下，噴嘴至擴(kuò)散塔頂端距離H大于且接近噴嘴噴淋液滴的最大上升高度Z；利用牛頓第二定律，數(shù)值仿真方法對(duì)裝置各個(gè)參數(shù)分別進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的裝置增大了液滴與排風(fēng)之間的換熱距離和換熱時(shí)間，有效地利用了礦井排風(fēng)動(dòng)能，提高了裝置熱回收效率。裝置不用把水送至頂部再向下噴淋，而是直接向上噴淋，減小了水泵的功耗。
【專利說(shuō)明】上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置及其設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦井排風(fēng)熱回收【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種節(jié)水低阻高效的上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置及其設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[000 2]礦井排風(fēng)熱回收裝置，一般將噴淋設(shè)施布置在擴(kuò)散塔頂部，并向下噴冷水回收排風(fēng)熱能。但是，由于空氣與噴淋液滴之間相對(duì)速度較高，選擇過(guò)小的液滴粒徑，易導(dǎo)致液滴被吹飛，即風(fēng)吹水損失；若選擇較大的液滴粒徑，則極易發(fā)生液滴破碎，破碎的液滴進(jìn)而被排風(fēng)流帶走，導(dǎo)致風(fēng)吹水損失，即使在裝置頂部設(shè)置擋水板，風(fēng)吹水損失量依舊非常可觀；另外，液滴破碎導(dǎo)致液滴粒徑選擇范圍縮小，尤其迎面風(fēng)速較大時(shí)，甚至無(wú)法選擇液滴粒徑；從選擇液滴粒徑的角度看，逆流下噴存在液滴粒徑選擇難度大和風(fēng)吹水損失大的問(wèn)題；從空氣-水熱濕交換的角度看，傳統(tǒng)下噴式裝置中液滴與空氣接觸時(shí)間短，熱交換不充分，導(dǎo)致裝置熱效率低；從循環(huán)水泵運(yùn)行功耗的角度看，下噴式必須把水至少提升至擴(kuò)散塔自身高度及以上，經(jīng)常高達(dá)IOm以上，另外，由于噴水量通常較大，再加上噴水帶來(lái)的空氣阻力增加，則循環(huán)水泵功耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)上述三個(gè)方面的問(wèn)題，提供一種節(jié)水低阻高效的上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置。
[0004]本發(fā)明的上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置，它包括安裝于礦井回風(fēng)巷的擴(kuò)散塔頂端的擋水板，擴(kuò)散塔底部設(shè)有集水池，集水池依次與沉淀池、水處理器連接，水處理器的出水口與熱泵機(jī)組的熱交換水進(jìn)水口連接，熱泵機(jī)組的熱交換水出水口與安裝于擴(kuò)散塔內(nèi)的管排及噴嘴連接；熱泵機(jī)組的出水口分別連接井筒防凍水管、洗浴熱水管和空調(diào)水管，所述澡堂廢熱水管也與沉淀池的進(jìn)水口連接；其特點(diǎn)是:所述管排及噴嘴安裝于擴(kuò)散塔內(nèi)底部，噴嘴向上噴水；在保證噴嘴噴淋液滴不破碎不吹飛不懸浮的情況下，噴嘴至擴(kuò)散塔頂端距離H大于且接近噴嘴噴淋液滴的最大上升高度Z:
【權(quán)利要求】
1.一種上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置，它包括安裝于礦井主通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散塔頂端的擋水板，擴(kuò)散塔底部設(shè)有集水池，集水池依次與沉淀池、水處理器連接，水處理器的出水口與熱泵機(jī)組的熱交換水進(jìn)水口連接，熱泵機(jī)組的熱交換水出水口與安裝于擴(kuò)散塔內(nèi)的管排及噴嘴連接；熱泵機(jī)組的出水口分別連接井筒防凍水管、洗浴熱水管和空調(diào)水管，所述澡堂廢熱水管也與沉淀池的進(jìn)水口連接；其特征在于:所述管排及噴嘴安裝于擴(kuò)散塔內(nèi)底部，噴嘴向上噴水；在保證噴嘴噴淋液滴不破碎不吹飛不懸浮的情況下，噴嘴至擴(kuò)散塔頂端距離H大于且接近噴嘴噴淋液滴的最大上升高度Z:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置，其特征在于:所述噴淋裝置的結(jié)構(gòu)需使其噴淋液滴的粒徑d與液滴初速度Ud0滿足如下關(guān)系式:d(udcl-ua)2 < 0.3379 ;同時(shí)，液滴粒徑還需滿足:
3.一種基于權(quán)利要求1所述上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟:根據(jù)擴(kuò)散塔迎面風(fēng)速ua，液滴粒徑d，液滴初速度ud(l，在保證液滴不破碎不吹飛不懸浮的情況下，確定液滴的最大上升高度Z，并保證其小于且接近噴嘴至擴(kuò)散塔頂端距離H ;利用牛頓第二定律，數(shù)值仿真方法對(duì)ua，ud(l，d，Z四個(gè)參數(shù)分別進(jìn)行優(yōu)化；其中，液滴的最大上升高度Z的計(jì)算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:為保證液滴不破碎、不吹飛、不懸浮，液滴的粒徑d、擴(kuò)散塔迎面風(fēng)速Ua與液滴初速度Udtl滿足如下關(guān)系式:d (Udtl-Ua)2 ( 0.3379 ;同時(shí)，液滴粒徑還需滿足:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述上噴式礦井排風(fēng)熱回收裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在液滴的最大上升高度Z的計(jì)算公式中，當(dāng)擴(kuò)散塔迎面風(fēng)速為定值時(shí)，Cd值只與Red相關(guān)，令Re =Red-Rea，根據(jù) Red值令式中被積函數(shù)等于 L(Cd = 24/Re),M(Cd = 18.5/Re3/5)，N(Cd = 0.44)，根據(jù)Redtl-Rea及Rea取值大小，將公式進(jìn)行分段，當(dāng)Redtl-Rea > 508，Rea > 508時(shí)，有下式:
【文檔編號(hào)】F28F25/06GK103727806SQ201410014101
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】王海橋, 崔海蛟, 陳世強(qiáng), 李軼群, 李永存, 賈騰, 趙杰, 章曉偉 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)