一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種換熱器的性能評價指標(biāo)及其確定方法，特別是關(guān)于一種噴淋式礦 井回風(fēng)換熱器的性能評價指標(biāo)及其確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于井工開采的礦井而言，礦井回風(fēng)具有風(fēng)量大、全年溫濕度相對恒定的優(yōu)點，是 礦井回風(fēng)源熱栗系統(tǒng)良好的冷熱源。礦井回風(fēng)能量的提取一般采用噴淋式礦井回風(fēng)換熱器 實現(xiàn)。噴淋式礦井回風(fēng)換熱器采用噴淋水與回風(fēng)直接方式實現(xiàn)換熱。由于礦井回風(fēng)相對濕 度較大，熱濕交換單元內(nèi)的熱濕傳遞過程在飽和線附近，研究和測試結(jié)果表明，國內(nèi)用于評 價空調(diào)噴水室的熱濕交換性能的"雙效率法"（即全熱交換效率和通用換熱效率）已不能合 理地評價飽和線附近的熱濕交換效果，因此，專利《一種礦井回風(fēng)換熱器性能檢測試驗系統(tǒng) 及其使用方法》提出了熱濕交換完善度（也稱為焓效率）的指標(biāo)用于評價礦井回風(fēng)換熱器 的熱濕交換性能，但并沒有給出一定工況條件下礦井回風(fēng)換熱器性能指標(biāo)的限值的確定方 法，從而無法提供性能指標(biāo)好壞的判定依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱器評價指標(biāo)限值的 確定方法，給出在回風(fēng)、噴淋水初狀態(tài)一定的工況條件下，焓效率、水側(cè)換熱效率之間的關(guān) 系式，為礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)數(shù)值的確定提供指導(dǎo)作用。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評 價指標(biāo)的確定方法，其特征在于：
[0005] -定工況條件下，確定焓效率、水側(cè)換熱效率應(yīng)達到的指標(biāo)限值主要包括以下步 驟：
[0006] 1)給定預(yù)設(shè)的礦井回風(fēng)換熱前的進口空氣的溫濕度狀態(tài)參數(shù)：進口空氣流量q， 進口空氣干球溫度，進口空氣濕球溫度t sl，進口空氣的焓值ii;
[0007] 2)根據(jù)實際熱需求確定需要的換熱量Q，得出換熱量Q對應(yīng)的礦井回風(fēng)換熱后出 口空氣的焓值i 2;
[0008] 3)根據(jù)工程經(jīng)驗選定合適的噴水初溫twl，噴淋換熱水氣比β，保證熱濕處理后的 出口空氣焓值可以達到i 2;
[0009] 4)根據(jù)前三步確定的初始條件計算應(yīng)達到的焓效率X，焓效率是指礦井回風(fēng)進出 口焓差與回風(fēng)進口的焓值和溫度等于水的初溫時飽和空氣的焓值之差的比值，其計算公式 為：
[0010] X.= ^^- 1I ~hvl
[0011] 其中，iwl為溫度等于噴水初溫twl時飽和空氣的焓；
[0012] 5)根據(jù)焓效率與水側(cè)換熱效率η之間的關(guān)系表達式，計算應(yīng)達到的水側(cè)換熱效 率π，：
[0013]
[0014] 其中，η為水側(cè)換熱效率，是評價礦井回風(fēng)換熱器熱濕交換性能的主要指標(biāo)之一； c為水的定壓比熱。
[0015] 6)根據(jù)理論計算的結(jié)果，進行實際工況試驗測試的驗證。
[0016] 優(yōu)選地，當(dāng)噴水初溫twl低于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被加熱，用水側(cè)加熱效 率nwh來評價水側(cè)換熱效果，水側(cè)加熱效率n wh為水實際的溫升與最大可能溫升的比值：
[0017]
[0018] 優(yōu)選地，當(dāng)噴水初溫twl高于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被冷卻，用水側(cè)冷卻效 率nw。來評價水側(cè)的換熱效果，水側(cè)冷卻效率n w。為水實際的溫降與最大可能溫降的比 值：
[0019]
[0020] 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：提供一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱 器評價指標(biāo)限值的確定方法，給出了在回風(fēng)、噴淋水初狀態(tài)一定的工況條件下，焓效率、水 側(cè)換熱效率之間的關(guān)系式，通過焓效率和水側(cè)換熱效率兩項指標(biāo)合理地評價飽和線附近的 熱濕交換效果，為礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)數(shù)值的確定提供指導(dǎo)作用。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的詳細流程框圖
【具體實施方式】
[0022] 下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實 施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明所述的一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)的確定方 法，是在礦井回風(fēng)換熱初始狀態(tài)參數(shù)確定，且滿足一定的工況條件和換熱量的前提下，計算 確定噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)焓效率和水側(cè)換熱效率，為實際工況礦井回風(fēng)換 熱器性能測定提供指標(biāo)數(shù)值依據(jù)，主要包括以下步驟：
[0024] 1)給定預(yù)設(shè)的礦井回風(fēng)換熱前的進口空氣的溫濕度狀態(tài)參數(shù)：進口空氣流量q， 進口空氣干球溫度，進口空氣濕球溫度tsl，進口空氣的焓值ii;
[0025] 以冬季從礦井回風(fēng)中取熱工況為例，某礦井回風(fēng)換熱前初始空氣參數(shù)為例：進口 空氣流量q為60m 3/s，進口空氣干球溫度心為20°C，進口空氣濕球溫度t sl為18. 9°C，查表 得進口空氣的焓值^為53. 75kJ/Kg。
[0026] 2)根據(jù)實際熱需求確定需要的換熱量Q，根據(jù)換熱量計算公式Q = qp空氣（i「i2) 得出換熱量Q對應(yīng)的礦井回風(fēng)換熱后出口空氣的焓值i2，噴淋換熱后空氣相對濕度一般為 100%，確定相應(yīng)的出口空氣干球溫度t 2;
[0027] 根據(jù)實際熱需求確定需要的換熱量Q為1200kW，由步驟1)可知進口空氣流量q為 60m 3/s，進口空氣的焓值、為53· 75kJ/kg，則可以代入公式Q = qp空氣（i「i2)，得出相應(yīng)的 出口空氣的焓值12為38. 28kJ/kg，噴淋換熱后空氣相對濕度為100%，則可得出相應(yīng)的出 口空氣干球溫度丨2為13. 6°C。
[0028] 3)根據(jù)工程經(jīng)驗選定合適的噴水初溫twl，噴淋換熱水氣比β。
[0029] 因為設(shè)定工況為從礦井回風(fēng)中取熱工況，設(shè)定噴水初溫twl< 12，選定噴水初溫twi 為10°C，噴淋換熱水氣比β為1. 0。
[0030] 4)礦井回風(fēng)進出口焓差與回風(fēng)進口的焓值和溫度等于水的初溫時飽和空氣的焓 值之差的比值為焓效率X，為評價礦井回風(fēng)換熱器熱濕交換性能的一個主要指標(biāo)，根據(jù)前三 步確定的初始條件計算應(yīng)達到的焓效率X為：
[0031]
[0032] 其中，iwl為溫度等于噴水初溫t wl時飽和空氣的焓，噴水初溫t wl為10°C時飽和空 氣的焓 iwl為 29. 28kJ/kg，
[0033] 則將步驟1)至步驟3)得到的數(shù)據(jù)代入焓效率X的計算公式，得焓效率X為 63. 22%〇
[0034] 5)水側(cè)換熱效率η為評價礦井回風(fēng)換熱器熱濕交換性能的另一個主要指標(biāo)，當(dāng) 噴水初溫t wl低于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被加熱，用水側(cè)加熱效率n wh來評價水側(cè)換 熱效果。水側(cè)加熱效率nwh為水實際的溫升與最大可能溫升的比值。
[0035]
[0036] 當(dāng)噴水初溫twl高于進口空氣的濕球溫度tsl時，水被冷卻，用水側(cè)冷卻效率n 來 評價水側(cè)的換熱效果。水側(cè)冷卻效率nw。為水實際的溫降與最大可能溫降的比值：
[0037]
[0038] 根據(jù)空氣散出的熱量等于水吸收的熱量原則G(ii_i2) = Wc(tw2_twl)，推導(dǎo)出了焓 效率與水側(cè)換熱效率之間的表達式，并計算應(yīng)達到的水側(cè)換熱效率：
[0039]
[0040] 其中，c為水的定壓比熱，c取4. 2X IO3JAkg ·Γ )，根據(jù)步驟1)-步驟4)得到進 口空氣的焓^為53. 75kJ/kg，飽和空氣的焓i wl為29. 28kJ/kg，進口空氣的濕球溫度t sl為 18. 9°C，噴水初溫twl為10°C，因為噴水初溫t wl低于進口空氣的濕球溫度t sl，用水側(cè)加熱效 率n wh來評價水側(cè)換熱效果，且焓效率X為63. 22%，水氣比β為1. 0,則代入焓效率X與 水側(cè)換熱效率η之間的表達式計算水側(cè)加熱效率n wh為42. 39%。
[0041] 6)根據(jù)步驟1)-步驟5)得到理論計算的結(jié)果，當(dāng)前工況條件下，噴淋換熱器性能 評價指標(biāo)的限值為當(dāng)焓效率X為63. 22%，水側(cè)加熱效率n wh為42. 39%，從而進行實際工 況試驗測試的驗證，為實際工況礦井回風(fēng)換熱器性能測定提供指標(biāo)數(shù)值依據(jù)。
[0042] 如上述所說明的，根據(jù)本實施方式的評價指標(biāo)確定方法，考慮一定的礦井回風(fēng)換 熱工況條件及初始參數(shù)，求出在該工況條件下礦井回風(fēng)換熱器焓效率，基于該焓效率值確 定對應(yīng)的水側(cè)換熱效率的值，作為礦井回風(fēng)換熱器試驗工況測定焓效率和水側(cè)換熱效率兩 個性能評價指標(biāo)的限值。
[0043] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)的確定方法，其特征在于： 一定工況條件下，確定焓效率、水側(cè)換熱效率應(yīng)達到的指標(biāo)限值主要包括以下步驟： 1) 給定預(yù)設(shè)的礦井回風(fēng)換熱前的進口空氣的溫濕度狀態(tài)參數(shù)：進口空氣流量q，進口 空氣干球溫度h，進口空氣濕球溫度tsl，進口空氣的焓值i 1; 2) 根據(jù)實際熱需求確定需要的換熱量Q，得出換熱量Q對應(yīng)的礦井回風(fēng)換熱后出口空 氣的焓值i2; 3) 根據(jù)工程經(jīng)驗選定合適的噴水初溫twl，噴淋換熱水氣比P，保證熱濕處理后的出口 空氣焓值可以達到i 2; 4) 根據(jù)前三步確定的初始條件計算應(yīng)達到的焓效率X，焓效率是指礦井回風(fēng)進出口焓 差與回風(fēng)進口的焓值和溫度等于水的初溫時飽和空氣的焓值之差的比值，其計算公式為：其中，iwl為溫度等于噴水初溫twl時飽和空氣的焓； 5) 根據(jù)焓效率與水側(cè)換熱效率n之間的關(guān)系表達式，計算應(yīng)達到的水側(cè)換熱效率 n，：其中， n為水側(cè)換熱效率，是評價礦井回風(fēng)換熱器熱濕交換性能的主要指標(biāo)之一；c為水的 定壓比熱。 6) 根據(jù)理論計算的結(jié)果，進行實際工況試驗測試的驗證。2. 如權(quán)利要求1所述的一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)的確定方法，其特征 在于：當(dāng)噴水初溫twl低于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被加熱，用水側(cè)加熱效率n wh來評 價水側(cè)換熱效果，水側(cè)加熱效率nwh為水實際的溫升與最大可能溫升的比值：3. 如權(quán)利要求1所述的一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)的確定方法，其特征 在于：當(dāng)噴水初溫twl高于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被冷卻，用水側(cè)冷卻效率n w。來評 價水側(cè)的換熱效果，水側(cè)冷卻效率nw。為水實際的溫降與最大可能溫降的比值：
【專利摘要】本發(fā)明提供一種噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)的確定方法，是在礦井回風(fēng)換熱初始狀態(tài)參數(shù)確定，且滿足一定的工況條件和換熱量的前提下，計算確定噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)焓效率和水側(cè)換熱效率，為實際工況礦井回風(fēng)換熱器性能測定提供指標(biāo)數(shù)值依據(jù)。本發(fā)明可用于為噴淋式礦井回風(fēng)換熱器性能評價指標(biāo)的確定提供指導(dǎo)作用。
【IPC分類】G06Q50/02, G06Q10/06
【公開號】CN105139117
【申請?zhí)枴緾N201510505857
【發(fā)明人】王建學(xué), 孟杰, 索金莉
【申請人】北京礦大節(jié)能科技有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月17日