礦井空氣調節(jié)概論

礦井空氣調節(jié)概論第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井口空氣加熱一、井口空氣加熱方式井口一般采用空氣加熱器對冷空氣進行加熱，其加熱方式有兩種。1.井口房不密閉的加熱方式當井口房不宜密閉時，被加熱的空氣需設置專用的通風機送入井筒或井口房。這種方式按冷、熱風混合的地點不同，又分以下三種情況：（1）冷、熱風在井筒內混合:這種布置方式是將被加熱的空氣通過專用通風機和熱風道送入井口以下2m處，在井筒內進行熱風和冷風的混合，如圖8-1-1所示。（2）冷、熱風在井口房內混合:這種布置方式是將熱風直接送入井口房內進行混合，使混合后的空氣溫度達到2℃以上后再進入井筒，如圖8-1-2所示。第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）冷、熱風在井口房和井筒內同時混合這種布置方式是前兩種方式的結合，它將大部分熱風送入井筒內混合，而將小部分熱風送入井口房內混合，其布置方式如圖8-1-3所示。以上三種方式相比較，第一種方式冷、熱風混合效果較好，通風機噪聲對井口房的影響相對較小，但井口房風速大、風溫低，井口作業(yè)人員的工作條件差，而且井筒熱風口對面井壁、上部罐座和罐頂保險裝置有凍冰危險；第二種方式井口房工作條件有所改善，上部罐座和罐頂保險裝置凍冰危險減少，但冷、熱風的混合效果不如前者，而且井口房內風速較大，尤其是通風機的噪聲對井口的通訊信號影響較大；第三種方式綜合了前兩種的優(yōu)點，而避免了其缺點，但管理較為復雜。

第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖8-1-21─通風機房；2─空氣加熱室；3─空氣加熱器；4─通風機；5─井筒圖8-1-1

1─通風機房；2─空氣加熱室；3─空氣加熱器；4─通風機；5─熱風道；6─井筒圖8-1-3

1─通風機房；2─空氣加熱室；3─空氣加熱器；4─通風機；5─熱風道；6─井筒。第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.井口房密閉的加熱方式

當井口房有條件密閉時，熱風可依靠礦井主要通風機的負壓作用而進入井口房和井筒，而不需設置專用的通風機送風。采用這種方式，大多是在井口房內直接設置空氣加熱器，讓冷、熱風在井口房內進行混合。對于大型礦井，當井筒進風量較大時，為了使井口房風速不超限，可在井口房外建立冷風塔和冷風道，讓一部分冷風先經過冷風道直接進入井筒，使冷、熱風即在井口房混合又在井筒內混合。采用這種方式時，應注意防止冷風道與井筒聯(lián)接處結冰。井口房不密閉與井口房密閉這兩種井口空氣加熱方式相比，其優(yōu)缺點見表8-1-1。

第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月井口空氣加熱方式優(yōu)點缺點井口房不密閉時1．井口房不要求密閉；2．可建立獨立的空氣加熱室，布置較為靈活；3．在相同風量下，所需空氣加熱器的片數(shù)少。1．井口房不要求密閉；2．可建立獨立的空氣加熱室，布置較為靈活；3．在相同風量下，所需空氣加熱器的片數(shù)少。井口房密閉時1．井口房工作條件好；2．不需設置專用通風機，設備投資少。1．井口房密閉增加礦井通風阻力；2．井口房漏風管理較為麻煩。表8-1-1井口空氣加熱方式的優(yōu)缺點比較表第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、空氣加熱量的計算1.計算參數(shù)的確定(1)室外冷風計算溫度的確定。井口空氣防凍加熱的室外冷風計算溫度，通常按下述原則確定：立井和斜井采用歷年極端最低溫度的平均值；平硐采用歷年極端最低溫度平均值與采暖室外計算溫度二者的平均值。(2)空氣加熱器出口熱風溫度的確定。通過空氣加熱器后的熱風溫度，根據(jù)井口空氣加熱方式按表8-1-2確定。送風地點熱風溫度(℃)送風地點熱風溫度(℃)立井井筒60～70正壓進入井口房20～30斜井或平硐40～50負壓進入井口房10～20表8-1-2空氣加熱器后熱風溫度的確定第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2.空氣加熱量的計算井口空氣加熱量包括基本加熱量和附加熱損失兩部分，其中附加熱損失包括熱風道、通風機殼及井口房外圍護結構的熱損失等?；炯訜崃考礊榧訜崂滹L所需的熱量，在設計中，一般附加熱損失可不單獨計算，總加熱量可按基本加熱量乘以一個系數(shù)求得。即總加熱量Q，可按公式（8-1-1）計算：，KW(8-1-1)M─井筒進風量，Kg/s；CP─空氣定壓比熱，Cp=1.01KJ/（Kg·K）。α─熱量損失系數(shù)，井口房不密閉時α=1.05～1.10，密閉時α=1.10～1.15；th─冷、熱風混合后空氣溫度，可取2℃；tl─室外冷風溫度，℃；

第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、空氣加熱器的選擇計算1.基本計算公式(1)通過空氣加熱器的風量，Kg/s（8-1-3）

M1─通過空氣加熱器的風量，Kg/s；th0─加熱后加熱器出口熱風溫度，℃，按表8-1-2選?。黄溆喾栆饬x同前。(2)空氣加熱器能夠供給的熱量Q‘＝kS△tp，KW(8-1-4)Q＇─空氣加熱器能夠供給的熱量，KW；K─空氣加熱器的傳熱系數(shù)，KW/（m2·K）；S─空氣加熱器的散熱面積，m2；△tp─熱媒與空氣間的平均溫差，℃。

當熱媒為蒸汽時：△tp=tv-(tl+th0)/2,℃(8-1-5)

當熱媒為熱水時：△tp=(tw1+tw2)/2-(te+tho)/2，℃(8-1-6)tv─飽和蒸汽溫度，℃；tw1、tw2─熱水供水和回水溫度，℃；其余符號意義同前。第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣加熱器常用的在不同壓力下的飽和蒸汽溫度，見表8-1-32.選擇計算步驟空氣加熱器的選擇計算可按下述方法和步驟進行：初選加熱器的型號初選加熱器的型號首先應假定通過空氣加熱器的質量流速(vρ)’，一般井口房不密閉時(vρ)‘可選4～8Kg/m2.s,井口房密閉時(vρ)’可選2～4Kg/m2.s。然后按下式求出加熱器所需的有效通風截面積S＇：

S＇＝M1/(vρ)＇，m2(8-1-7)

在加熱器的型號初步選定之后，即可根據(jù)加熱器實際的有效通風截面積，算出實際的(vρ)值。蒸汽壓力(KPa)≤3098196245294343392飽和蒸汽溫度(℃)100119.6132.8138.2142.9147.2151表8-1-3不同壓力下的飽和蒸汽溫度第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）計算加熱器的傳熱系數(shù)表8-1-4中列舉了部分國產空氣加熱器傳熱系數(shù)的實驗公式，供學習時參考，更詳細的資料請查閱有關手冊。如果有的產品在整理傳熱系數(shù)實驗公式時，用的不是質量流速（vρ），而是迎面風速vy,則應根據(jù)加熱器有效截面積與迎風面積之比α值（α稱為有效截面系數(shù)），使用關系式，由vρ求出vy后，再計算傳熱系數(shù)。如果熱媒為熱水，則在傳熱系數(shù)的計算公式中還要用到管內水流速VW。加熱器管內水流速可按下式計算：

m/s(8-1-8)VW─加熱器管內水的實際流速，m/s；Sw─空氣加熱器熱媒通過的截面積，m2；C─水的比熱，C＝4.1868KJ/Kg·K。其余符號意義同前。

第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月加熱器型號熱媒傳熱系數(shù)K(W/m2·K)空氣阻力ΔH(Pa)熱水阻力Δh(KPa)5、6、10D5、6、10ZSRZ型5、6、10X7D7Z7X蒸汽14．6(vρ)0.4914．6(vρ)0.4914．5(vρ)0.53214．3(vρ)0.5114．6(vρ)0.4915.1(vρ)0.571

1.76(vρ)1.9981.47(vρ)1.980.88(vρ)2.122.06(vρ)1.172.94(vρ)1.521.37(vρ)1.917

D型：15.2VW1.96Z、X型：15.2VW1.96B×A/2SRL型B×A/3B×A/2B×A/3蒸汽熱水15.2(vρ)0.5015.1(vρ)0.4316.5(vρ)0.2414.5(vρ)0.291.71(vρ)1.673.03(vρ)1.621.5(vρ)1.582.9(vρ)1.58表8-1-4部分國產空氣加熱器的傳熱系數(shù)和阻力計算公式表注:vρ─空氣質量流速,Kg/m2.s；VW─水流速，m/s。第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）計算所需的空氣加熱器面積和加熱器臺數(shù)空氣加熱器所需的加熱面積可按下式計算：

m2(8-1-9)

式中符號意義同前。計算出所需加熱面積后，可根據(jù)每臺加熱器的實際加熱面積確定所需加熱器的排數(shù)和臺數(shù)。(4)檢查空氣加熱器的富余系數(shù)，一般取1.15～1.25。(5)計算空氣加熱器的空氣阻力△H，計算公式見表8-1-4。(6)計算空氣加熱器管內水阻力△h，計算公式也見表8-1-4。第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)礦井主要熱源及其散熱量

要進行礦井空調設計，首先就必須了解引起礦井高溫熱害的主要影響因素。能引起礦井氣溫值升高的環(huán)境因素統(tǒng)稱為礦井熱源。一、井巷圍巖傳熱1．圍巖原始溫度的測算

圍巖原始溫度是指井巷周圍未被通風冷卻的原始巖層溫度。由于在地表大氣和大地熱流場的共同作用下，巖層原始溫度沿垂直方向上大致可劃分為三個層帶：變溫帶：在地表淺部由于受地表大氣的影響，巖層原始溫度隨地表大氣溫度的變化而呈周期性地變化，稱為變溫帶。恒溫帶：隨著深度的增加，巖層原始溫度受地表大氣的影響逐漸減弱，而受大地熱流場的影響逐漸增強，當?shù)竭_某一深度處時，二者趨于平衡，巖溫常年基本保持不變，這一層帶稱為恒溫帶，恒溫帶的溫度約比當?shù)啬昶骄鶜鉁馗?～2℃。第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月增溫帶：在恒溫帶以下，由于受大地熱流場的影響，在一定的區(qū)域范圍內，巖層原始溫度隨深度的增加而增加，大致呈線性的變化規(guī)律，這一層帶稱為增溫帶。地溫率：在增溫帶內，巖層原始溫度隨深度的變化規(guī)律可用地溫率或地溫梯度來表示。地溫率是指恒溫帶以下巖層溫度每增加1℃，所增加的垂直深度，即：

m/℃(8-2-1)地溫梯度：指恒溫帶以下，垂直深度每增加100m時，原始巖溫的升高值，它與地溫率之間的關系為：Gr=100/gr℃/100m(8-2-2)

gr─地溫率，m/℃；Gr─地溫梯度，℃/100m；

Z0、Z─恒溫帶深度和巖層溫度測算處的深度，m；tr0、tr─恒溫帶溫度和巖層原始溫度，℃。若已知gr或Gr及Z0、tr0，則對式（8-2-1）、式（8-2-2）進行變形后,即可計算出深度為Zm的原巖溫度tr。第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

礦區(qū)名稱恒溫帶深度Z0(m)恒溫帶溫度tr0(℃)地溫率gr(m/℃)遼寧撫順山東棗莊平頂山礦區(qū)羅河鐵礦區(qū)安徽淮南潘集遼寧北票臺吉廣西合山浙江長廣湖北黃石25～30402525252720313110.517.017.218.916.810.623.118.918.8304531～2159～2533.740～37404443.3～39.8

表8-2-1我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù)

表8-2-1列出的我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù)和地溫率數(shù)值，僅供參考。第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2．圍巖與風流間傳熱量井巷圍巖與風流間的傳熱是一個復雜的不穩(wěn)定傳熱過程。井巷開掘后，隨著時間的推移，圍巖被冷卻的范圍逐漸擴大，其所向風流傳遞的熱量逐漸減少；而且在傳熱過程中由于井巷表面水分蒸發(fā)或凝結，還伴隨著傳質過程發(fā)生。為簡化研究，目前常將這些復雜的影響因素都歸結到傳熱系數(shù)中去討論。因此，井巷圍巖與風流間的傳熱量可按下式來計算：Qr＝KτUL(trm-t)，KW(8-2-5)Qr─井巷圍巖傳熱量，KW；

Kτ─圍巖與風流間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

U─井巷周長，m；L─井巷長度，m；

trm─平均原始巖溫，℃；t─井巷中平均風溫，℃。第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圍巖與風流間的不穩(wěn)定傳熱系數(shù)Kτ是指井巷圍巖深部未被冷卻的巖體與空氣間溫差為1℃時，單位時間內從每m2巷道壁面上向空氣放出(或吸收)的熱量。它是圍巖的熱物理性質、井巷形狀尺寸、通風強度及通風時間等的函數(shù)。由于不穩(wěn)定傳熱系數(shù)的解析解相當復雜，在礦井空調設計中大多采用簡化公式或統(tǒng)計公式計算。

二、機電設備放熱1.采掘設備放熱采掘設備運轉所消耗的電能最終都將轉化為熱能，其中大部分將被采掘工作面風流所吸收。風流所吸收的熱能中小部分能引起風流的溫升，其中大部分轉化成汽化潛熱引起焓增。第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月采掘設備運轉放熱一般可按下式計算：Qc＝ψN，KW(8-2-6)Qc─風流所吸收的熱量，KW；

ψ─采掘設備運轉放熱中風流的吸熱比例系數(shù)；ψ值可通過實測統(tǒng)計來確定。

N─采掘設備實耗功率，KW。2.其它電動設備放熱電動設備放熱量一般可按下式計算：

Qe＝(1-ηt)ηmN，KW(8-2-7)Qe─電動設備放熱量，KW；N─電動機的額定功率，KW；ηt─提升設備的機械效率，非提升設備或下放物料ηt=0；ηm─電動機的綜合效率，包括負荷率、每日運轉時間和電動機效率等因素。

第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、運輸中煤炭及矸石的放熱在以運輸機巷作為進風巷的采區(qū)通風系統(tǒng)中，運輸中煤炭及矸石的放熱是一種比較重要的熱源。運輸中煤炭及矸石的放熱量一般可用下式近似計算：KW(8-2-8)Qk─運輸中煤炭或矸石的放熱量，KW；

m─煤炭或矸石的運輸量，Kg/s；

Cm─煤炭或矸石的比熱，KJ/(Kg·℃)；

Δt

─煤炭或矸石與空氣溫差，℃?？捎蓪崪y確定，也可用下式估算：℃(8-2-9)L─運輸距離，m；tr─運輸中煤炭或矸石的平均溫度，一般較回采工作面的原始巖溫低4～8℃；

twm─運輸巷道中風流的平均濕球溫度，℃。第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、礦物及其它有機物的氧化放熱

井下礦物及其它有機物的氧化放熱是一個十分復雜的過程，很難將它與其它熱源分離開來單獨計算，現(xiàn)一般采用下式估算：

KW(8-2-10)式中Q0─氧化放熱量，KWV─巷道中平均風速，m/s；

q0─V＝1m/s時單位面積氧化放熱量，KW/m2；在無實測資料時，可取3～4.6×10-3KW/m2。其余符號意義同前。第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月五、人員放熱在人員比較集中的采掘工作面，人員放熱對工作面的氣候條件也有一定的影響。人員放熱與勞動強度和個人體質有關，現(xiàn)一般按下式進行計算：

KW(8-2-11)Qw0─人員放熱量，KW

n─工作面總人數(shù)；

q─每人發(fā)熱量，一般參考以下數(shù)據(jù)取值：靜止狀態(tài)時取0.09～0.12KW；輕度體力勞動時取0.2kw；中等體力勞動時取0.275kw；繁重體力勞動時取0.47kw。

第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月六、熱水放熱井下熱水放熱主要取決于水溫、水量和排水方式。當采用有蓋水溝或管道排水時，其傳熱量可按下式計算：KW(8-2-12)Qw─熱水傳熱量，KW；

Kw─水溝蓋板或管道的傳熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

S─水與空氣間的傳熱面積。水溝排水:S＝BwL，m2；管道排水:S＝πD2L，m2；

Bw─水溝寬度，m；D2─管道外徑，m；L─水溝長度，m；

tw─水溝或管道中水的平均溫度，℃；

t─巷道中風流的平均溫度，℃。水溝蓋板的傳熱系數(shù)可按下式確定：KW/(m2·℃)(8-2-13)第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

管道傳熱系數(shù)可按下式確定：KW/(m2·℃)（8-2-14）

α1─水與水溝蓋板或管道內壁的對流換熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

α2─水溝蓋板或管道外壁與巷道空氣的對流換熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

δ─蓋板厚度，m；

λ─蓋板或管壁材料的導熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

D1─管道內徑，m；D2─管道外徑，m。第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)礦井風流熱濕計算

礦井風流熱濕計算是礦井空調設計的基礎，是采取合理的空調技術措施的依據(jù)。一、地表大氣狀態(tài)參數(shù)的確定地表大氣狀態(tài)參數(shù)一般按下述原則確定：溫度采用歷年最熱月月平均溫度的平均值；相對濕度采用歷年最熱月月平均相對濕度的平均值；含濕量采用歷年最熱月月平均含濕量的平均值。這些數(shù)值均可從當?shù)貧庀笈_、站的氣象統(tǒng)計資料中獲得。二、井筒風流的熱交換和風溫計算

研究表明，在井筒通過風量較大的情況下，井筒圍巖對風流的熱狀態(tài)影響較小，決定井筒風流熱狀態(tài)的主要因素是地表大氣條件和風流在井筒內的加濕壓縮過程。根據(jù)熱力學第一定律，井筒風流的熱平衡方程式為：

(8-3-1)第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月在一定的大氣壓力下，風流的含濕量與風溫呈近似的線性關系：g/Kg(8-3-2)式中φ─風流的相對濕度，％；t─風流溫度，℃；P─大氣壓力，Pa；b、ε＇、Pm─與風溫有關的常數(shù)，由表8-3-1確定。令：則：(8-3-3)將式(8-3-3)代入式(8-3-1)可解得：℃(8-3-4)第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月組合參數(shù)(只是為了簡化公式而設的，沒有任何物理意義)：E1＝2.4876A1；E2＝2.4876A2A1＝622b/(P1-Pm)；A2＝622b/(P2－Pm)；F＝(Z1－Z2)/102.5－(E2－E1)ε＇。(8-3-4)即為井底風溫計算式。P1、P2─井口、井底的大氣壓力，對于井底大氣壓力可近似按式（8-3-5）推算：

P2＝P1＋gp(Z1-Z2)，Pa(8-3-5)gp─壓力梯度，其值為11.3～12.6，Pa/m；

φ1、φ2──井口、井底空氣的相對濕度，％。

當井筒中存在水分蒸發(fā)時，由于水分蒸發(fā)吸收的熱量來源于風流下行壓縮熱和風流本身，這部分熱量將轉化為汽化潛熱，所以當風流沿井筒向下流動時，有時井底風溫不僅不會升高，反而還可能有所降低。第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月風溫/℃

bε＇Pm井下地面1～1011～1717～2323～2929～3535～4561.97850.274144.305197.838268.328393.0159.32419.979-3.770-8.988-14.288-22.9581016.12734.161459.011053.362108.051522.083028.412187.854281.273105.556497.054692.24表8-3-1b、ε＇、Pm參數(shù)取值表

第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、巷道風流的熱交換和風溫計算風流經過巷道時，由于與巷道環(huán)境間發(fā)生熱濕交換，使風溫隨距離逐漸上升。其熱平衡方程式為：

(8-3-6)式中Mb─風流的質量流量，Kg/s；

Kτ─風流與圍巖間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

U─巷道周長，m；tr─原始巖溫，℃；

Kt、Kx─分別為熱、冷管道的傳熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

Ut、Ux─分別為熱、冷管道的周長，m；

tt、tx─分別為熱、冷管道內流體的平均溫度，℃；

Kw─巷道中水溝蓋板的傳熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；Bw─水溝寬度，m；tw─水溝中水的平均溫度，℃；∑Qm─巷道中各種絕對熱源的放熱量之和，KW；L─巷道的長度，m。第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月式(8-3-6)通過變換整理可改寫成：

(R＋E)t2＝(R＋E－N)t1＋M＋F(8-3-7)由式(8-3-7)可解得：，℃(8-3-8)

其中組合參數(shù)：

E＝2.4876A；；；；；N＝Nτ＋Nt＋Nx＋Nw；R＝1＋0.5N；

M＝Nτtr＋Nttt＋Nxtx＋Nwtw；；。第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月如果巷道中的相對熱源只有圍巖放熱，則式(8-3-8)還可簡化為：，℃(8-3-9)

四、采掘工作面風流熱交換與風溫計算1.采煤工作面風流通過采煤工作面時的熱平衡方程式可表示為

(8-3-10)

式中Qk─運輸中煤炭放熱量，KW；其余符號意義同前。將式(8-2-6)和式(8-3-3)代入式(8-3-10)，經整理即可得出采煤工作面末端的風溫計算式，其形式和式(8-3-9)完全一樣，只是其中的組合參數(shù)略有不同。

第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

對于采煤工作面：；

式中m─每小時煤炭運輸量，，t/h；

A─工作面日產量，t；

τ─每日運煤時數(shù)，h。當要求采煤工作面出口風溫不超過《規(guī)程》規(guī)定時，其入口風溫可按下式確定：，℃(8-3-11)2.掘進工作面風流在掘進工作面的熱交換主要是通過風筒進行的，其熱交換過程一般可視為等濕加熱過程?，F(xiàn)以如圖8-3-1所示的壓入式通風為例進行討論。

第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖8-3-1第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)局部通風機出口風溫確定風流通過局部通風機后，其出口風溫一般可按下式確定：，℃(8-3-12)

Kb─局部通風機放熱系數(shù)，可取0.55～0.7；

t0─局部通風機入口處巷道中的風溫；℃；

Ne─局部通風機額定功率，KW；

Mb1─局部通風機的吸風量，Kg/s。(2)風筒出口風溫的確定：根據(jù)熱平衡方程式，風流通過風筒時，其出口風溫可按下式確定：，℃(8-3-13)

其中：

第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月對于單層風筒：

KW/m2·℃(8-3-14)對于隔熱風筒：

KW/m2·℃(8-3-15)式中tb─風筒外平均風溫，℃；

Z1─風筒入口處標高，m；

Z2─風筒出口處標高，m；

Kt─風筒的傳熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

St─風筒的傳熱面積，m2；

p─風筒的有效風量率,；

Mb2─風筒出口的有效風量，Kg/s；

α1─風筒外對流換熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；

(8-3-16)

第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

α2─風筒內對流換熱系數(shù)，KW/m2·℃；

(8-3-17)D1─隔熱風筒外徑，m；

D2─風筒內徑，m；

λ─隔熱層的導熱系數(shù)，KW/m·℃；

Vb─巷道中平均風速；，m/s(8-3-18)Vm─風筒內平均風速；，m/s(8-3-19)S─掘進巷道的斷面積，m2。第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)掘進頭風溫確定風流從風筒口射出后，與掘進頭近區(qū)圍巖發(fā)生熱交換，根據(jù)熱平衡方程式，掘進頭風溫可按下式確定：，℃(8-3-20)其中：；；；式中Kτ3─掘進頭近區(qū)圍巖不穩(wěn)定換熱系數(shù)，KW/m2·℃；

S3─掘進頭近區(qū)圍巖散熱面積，m2；∑Qm3─掘進頭近區(qū)局部熱源散熱量之和，KW。其余符號意義同前。掘進頭近區(qū)圍巖不穩(wěn)定換熱系數(shù)可按下式確定：，KW/m2·℃(8-3-21)其中：；；；。λ─巖石的導熱系數(shù)，KW/m·℃；a─巖石的導溫系數(shù)，m2/h；τ3─掘進頭平均通風時間，h；l3─掘進頭近區(qū)長度，m。

第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月五、礦井風流濕交換當?shù)V井風流流經潮濕的井巷壁面時，由于井巷表面水分的蒸發(fā)或凝結，將產生礦井風流的濕交換。根據(jù)濕交換理論，經推導可得出井巷壁面水分蒸發(fā)量的計算公式為：，Kg/s(8-3-22)式中α─井巷壁面與風流的對流換熱系數(shù)；，KW/m2·℃(8-3-23)γ─水蒸氣的汽化潛熱，2500KJ/Kg；

t─巷道中風流的平均溫度，℃；

ts─巷道中風流的平均濕球溫度，℃；

U─巷道周長，m；

L─巷道長度，m；

P─風流的壓力，Pa；

P0─標準大氣壓力，101325Pa，Vb─巷道中平均風速，m/s；

第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月εm─巷道壁面粗糙度系數(shù)，光滑壁面εm=1；主要運輸大巷εm=1.00～1.65；運輸平巷εm=1.65～2.5；工作面εm=2.5～3.1。由濕交換引起潛熱交換，其潛熱交換量為：

，KW(8-3-24)式中符號意義同前。必須指出：公式(8-3-22)是在井巷壁面完全潮濕的條件下導出的，所以由該式計算出的是井巷壁面理論水分蒸發(fā)量。實際上，由于井巷壁面的潮濕程度不同，其濕交換量也有所不同，故在實際應用中應乘以一個考慮井巷壁面潮濕程度的系數(shù)，稱為井巷壁面潮濕度系數(shù)，其定義為：井巷壁面實際的水分蒸發(fā)量與理論水分蒸發(fā)量的比值，用f表示，即：

(8-3-25)該值可通過實驗或實測得到。求得井巷壁面的潮濕度系數(shù)后，即可求得風流通過該段井巷時的含濕量增量：

(8-3-26)第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月由含濕量增量，即可求得該段井巷末端風流的含濕量和相對濕度：

(8-3-27)(8-3-28)式中Pv─水蒸氣分壓力，可用下式計算：

Pa(8-3-29)

Ps─飽和水蒸氣分壓力，可用下式計算：

Pa(8-3-30)

第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井降溫的一般技術措施它主要包括：通風降溫、隔熱疏導、個體防護等，本節(jié)僅介紹其中幾種主要措施。一、通風降溫

1．加大風量

2．選擇合理的礦井通風系統(tǒng)二、隔熱疏導

所謂隔熱疏導就是采取各種有效措施將礦井熱源與風流隔離開來，或將熱流直接引入礦井回風流中，避免礦井熱源對風流的直接加熱，從而達到礦井降溫的目的。隔熱疏導的措施主要有：１．巷道隔熱

2．管道和水溝隔熱

3．井下發(fā)熱量大的大型機電硐室應獨立回風三、個體防護第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)礦井空調系統(tǒng)設計簡介當采用一般的礦井降溫措施，不能有效地解決采掘工作面的高溫問題時，就必須采用礦井空調技術。所謂礦井空調技術就是應用各種空氣熱濕處理手段，來調節(jié)和改善井下作業(yè)地點的氣候條件，使之達到規(guī)定標準的一門綜合性技術。

一、礦井空調系統(tǒng)設計的依據(jù)礦井空調系統(tǒng)設計的主要依據(jù)是行業(yè)法規(guī)（如《煤礦安全規(guī)程》等）和上級主管部門的書面批示。此外還必須收集下列資料或數(shù)據(jù)：

(1)礦區(qū)常年氣候條件，如地表大氣的月平均溫度、月平均相對濕度和大氣壓力等；

(2)礦井各生產水平的地溫資料和等地溫線圖；

(3)礦井設計生產能力、服務年限、開拓方式、采區(qū)布置和年度計劃等；

(4)采掘工程平（剖）面圖、通風系統(tǒng)圖和通風網路圖；

(5)礦井通風系統(tǒng)阻力測定與分析數(shù)據(jù)，如井巷通風阻力、風阻、風量等；

(6)井巷所穿過各巖層的巖石熱物理性質，如導熱系數(shù)、導溫系數(shù)、比熱和密度等；

(7)礦井水溫和水量。第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、設計的主要內容與步驟礦井空調系統(tǒng)設計是一項非常復雜的工作，其主要設計內容和步驟如下：

(1)礦井熱源調查與分析，查明礦井高溫的主要原因及熱害程度，并對礦井空調系統(tǒng)設計的必要性作出評價；

(2)根據(jù)實測或預測的風溫，確定采掘工作面的合理配風量，并計算出采掘工作面的需冷量，做到風量與冷量的最優(yōu)匹配，以減少礦井空調系統(tǒng)的負荷；

(3)根據(jù)采掘工作面的需冷量、已采取的一般礦井降溫措施及生產的發(fā)展情況，確定全礦井所需的制冷量，并報請有關部門核準；

(4)根據(jù)礦井具體條件，擬定礦井空調系統(tǒng)方案，包括制冷站位置、供冷排熱方式、管道布置、風流冷卻地點的選擇等，并進行技術經濟比較，確定最佳方案；

(5)根據(jù)擬定的礦井空調系統(tǒng)方案，進行供冷排熱設計，并進行設備選型；

(6)進行制冷機站（硐室）的土建設計，選取合理的布置方式；

(7)制冷機站（硐