一種噴淋式礦井回風換熱器性能評價指標的確定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種換熱器的性能評價指標及其確定方法，特別是關于一種噴淋式礦 井回風換熱器的性能評價指標及其確定方法。
【背景技術】
[0002] 對于井工開采的礦井而言，礦井回風具有風量大、全年溫濕度相對恒定的優點，是 礦井回風源熱栗系統良好的冷熱源。礦井回風能量的提取一般采用噴淋式礦井回風換熱器 實現。噴淋式礦井回風換熱器采用噴淋水與回風直接方式實現換熱。由于礦井回風相對濕 度較大，熱濕交換單元內的熱濕傳遞過程在飽和線附近，研究和測試結果表明，國內用于評 價空調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《一種礦井回風換熱器性能檢測試驗系統 及其使用方法》提出了熱濕交換完善度（也稱為焓效率）的指標用于評價礦井回風換熱器 的熱濕交換性能，但并沒有給出一定工況條件下礦井回風換熱器性能指標的限值的確定方 法，從而無法提供性能指標好壞的判定依據。
【發明內容】
[0003] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種噴淋式礦井回風換熱器評價指標限值的 確定方法，給出在回風、噴淋水初狀態一定的工況條件下，焓效率、水側換熱效率之間的關 系式，為礦井回風換熱器性能評價指標數值的確定提供指導作用。
[0004] 為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種噴淋式礦井回風換熱器性能評 價指標的確定方法，其特征在于：
[0005] -定工況條件下，確定焓效率、水側換熱效率應達到的指標限值主要包括以下步 驟：
[0006] 1)給定預設的礦井回風換熱前的進口空氣的溫濕度狀態參數：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)根據實際熱需求確定需要的換熱量Q，得出換熱量Q對應的礦井回風換熱后出 口空氣的焓值i 2;
[0008] 3)根據工程經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)根據前三步確定的初始條件計算應達到的焓效率X，焓效率是指礦井回風進出 口焓差與回風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)根據焓效率與水側換熱效率η之間的關系表達式，計算應達到的水側換熱效 率π，：
[0013]
[0014] 其中，η為水側換熱效率，是評價礦井回風換熱器熱濕交換性能的主要指標之一； c為水的定壓比熱。
[0015] 6)根據理論計算的結果，進行實際工況試驗測試的驗證。
[0016] 優選地，當噴水初溫twl低于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被加熱，用水側加熱效 率nwh來評價水側換熱效果，水側加熱效率n wh為水實際的溫升與最大可能溫升的比值：
[0017]
[0018] 優選地，當噴水初溫twl高于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被冷卻，用水側冷卻效 率nw。來評價水側的換熱效果，水側冷卻效率n w。為水實際的溫降與最大可能溫降的比 值：
[0019]
[0020] 本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：提供一種噴淋式礦井回風換熱 器評價指標限值的確定方法，給出了在回風、噴淋水初狀態一定的工況條件下，焓效率、水 側換熱效率之間的關系式，通過焓效率和水側換熱效率兩項指標合理地評價飽和線附近的 熱濕交換效果，為礦井回風換熱器性能評價指標數值的確定提供指導作用。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明的詳細流程框圖
【具體實施方式】
[0022] 下面將結合本發明的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實 施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0023] 如圖1所示，本發明所述的一種噴淋式礦井回風換熱器性能評價指標的確定方 法，是在礦井回風換熱初始狀態參數確定，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換熱器性能評價指標焓效率和水側換熱效率，為實際工況礦井回風換 熱器性能測定提供指標數值依據，主要包括以下步驟：
[0024] 1)給定預設的礦井回風換熱前的進口空氣的溫濕度狀態參數：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] 以冬季從礦井回風中取熱工況為例，某礦井回風換熱前初始空氣參數為例：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)根據實際熱需求確定需要的換熱量Q，根據換熱量計算公式Q = qp空氣（i「i2) 得出換熱量Q對應的礦井回風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%，確定相應的出口空氣干球溫度t 2;
[0027] 根據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%，則可得出相應的出 口空氣干球溫度丨2為13. 6°C。
[0028] 3)根據工程經驗選定合適的噴水初溫twl，噴淋換熱水氣比β。
[0029] 因為設定工況為從礦井回風中取熱工況，設定噴水初溫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)礦井回風進出口焓差與回風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，為評價礦井回風換熱器熱濕交換性能的一個主要指標，根據前三 步確定的初始條件計算應達到的焓效率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)得到的數據代入焓效率X的計算公式，得焓效率X為 63. 22%〇
[0034] 5)水側換熱效率η為評價礦井回風換熱器熱濕交換性能的另一個主要指標，當 噴水初溫t wl低于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被加熱，用水側加熱效率n wh來評價水側換 熱效果。水側加熱效率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，用水側冷卻效率n 來 評價水側的換熱效果。水側冷卻效率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)，推導出了焓 效率與水側換熱效率之間的表達式，并計算應達到的水側換熱效率：
[0039]
[0040] 其中，c為水的定壓比熱，c取4. 2X IO3JAkg ·Γ )，根據步驟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，用水側加熱效 率n wh來評價水側換熱效果，且焓效率X為63. 22%，水氣比β為1. 0,則代入焓效率X與 水側換熱效率η之間的表達式計算水側加熱效率n wh為42. 39%。
[0041] 6)根據步驟1)-步驟5)得到理論計算的結果，當前工況條件下，噴淋換熱器性能 評價指標的限值為當焓效率X為63. 22%，水側加熱效率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換熱器性能測定提供指標數值依據。
[0042] 如上述所說明的，根據本實施方式的評價指標確定方法，考慮一定的礦井回風換 熱工況條件及初始參數，求出在該工況條件下礦井回風換熱器焓效率，基于該焓效率值確 定對應的水側換熱效率的值，作為礦井回風換熱器試驗工況測定焓效率和水側換熱效率兩 個性能評價指標的限值。
[0043] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種噴淋式礦井回風換熱器性能評價指標的確定方法，其特征在于： 一定工況條件下，確定焓效率、水側換熱效率應達到的指標限值主要包括以下步驟： 1) 給定預設的礦井回風換熱前的進口空氣的溫濕度狀態參數：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) 根據實際熱需求確定需要的換熱量Q，得出換熱量Q對應的礦井回風換熱后出口空 氣的焓值i2; 3) 根據工程經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) 根據前三步確定的初始條件計算應達到的焓效率X，焓效率是指礦井回風進出口焓 差與回風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) 根據焓效率與水側換熱效率n之間的關系表達式，計算應達到的水側換熱效率 n，：其中， n為水側換熱效率，是評價礦井回風換熱器熱濕交換性能的主要指標之一；c為水的 定壓比熱。 6) 根據理論計算的結果，進行實際工況試驗測試的驗證。2. 如權利要求1所述的一種噴淋式礦井回風換熱器性能評價指標的確定方法，其特征 在于：當噴水初溫twl低于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被加熱，用水側加熱效率n wh來評 價水側換熱效果，水側加熱效率nwh為水實際的溫升與最大可能溫升的比值：3. 如權利要求1所述的一種噴淋式礦井回風換熱器性能評價指標的確定方法，其特征 在于：當噴水初溫twl高于進口空氣的濕球溫度t sl時，水被冷卻，用水側冷卻效率n w。來評 價水側的換熱效果，水側冷卻效率nw。為水實際的溫降與最大可能溫降的比值：
【專利摘要】本發明提供一種噴淋式礦井回風換熱器性能評價指標的確定方法，是在礦井回風換熱初始狀態參數確定，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換熱器性能評價指標焓效率和水側換熱效率，為實際工況礦井回風換熱器性能測定提供指標數值依據。本發明可用于為噴淋式礦井回風換熱器性能評價指標的確定提供指導作用。
【IPC分類】G06Q50/02, G06Q10/06
【公開號】CN105139117
【申請號】CN201510505857
【發明人】王建學, 孟杰, 索金莉
【申請人】北京礦大節能科技有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月17日