120kw冷水机组设计（蒸发器和冷凝器设计）
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外文翻译 现场试验研究源自回风矿冷却系统获取冷的冷却效果Field experimental study on the cooling effect of mine cooling system acquiring cold source from return air 现场试验研究源自回风矿冷却系统获取冷的冷却效果摘要随着挖掘深度的增加，更多的和更深入的煤矿已经因热灾害被限制了。 深井冷却系统的冷却能源来自矿井涌水或地面冷却塔，但我们不能采用这两种方法，因为矿井涌水在中国的许多老煤矿是限制的。更重要的是，所述冷却管道不能放在窄坑轴上。为了解决上述问题，根据张家口煤矿的特点，对于深矿井降温系统，本文采用深井返回的空气作为冷却能源。此外，我们进行了列举的测试，从回风中提取冷量。通过监测水量，水温的冷却系统和空气的温度，我们得到了冷却能量采集分析期间热力学平衡参数和冷却系统的效果，即在工作面上的温度和湿度通过冷却分别降低至8-12摄氏度和8-15。对于深井冷却缺少的冷却能量，这项研究提供了实验依据。 关键词： 热害 冷源 回风 冷却系统1. 简介随着浅层煤炭资源的枯竭，越来越多的煤矿被转变为深度挖掘，以及岩石温度变得越来越热1,2。采煤工作面的环境在日益恶化，所以我们应该采取深井降温措施3。目前，冰冷却，水冷和空冷的冷却系统是主要的深矿井降温方法4,5。有两个冷能量采集方法包括深部水涌矿井和地面冷却塔6-9。至于用矿冷却系统涌水作为冷却能量的来源，必须有足够的矿井涌水;而对于地面冷却塔我们应从地面到地下铺设管道。但在许多老煤矿，轴是如此狭窄，没有足够的空间去铺设冷却水管10-14。对于许多在中国东部矿区的老煤，两个冷却能源是有限的，所以我们要寻找其它资源15-18。在本文中，我选择的是典型的中国东部热害煤矿进行实地测试，以分析采集深井回风冷却的能量资源的可行性。2. 现场测试简介2. .1 张家口煤矿简介张家口煤矿位于徐州市西北部的柳新和刘集镇铜山县，其开采深度为约1200米。张家口煤矿是一个高温矿井，平均岩石温度在深达800m，1000m和1200m分别为34.2，37.2和44.8，它属于二级热害矿山。夏季，在750级巷道的空气温度为28，最高温度可达32 ，;1000级巷道的空气温度约为31，工作最高温度约40。该热危害是非常严重的。2.2. 区域气象数据在此区域，年平均降水量为841.9毫米，而最大降水量为1297毫米（1958年）。该最小降水量为500.6毫米（1988年）。在这个区域，年平均气温为18，最低和最高温度出现在一月和七月，平均值约为0.6和27.4。在过去一年左右东风以3.2米/秒的平均风速压倒一切，最大24.3米/秒的风速（1959年）。每年的蒸发量为1440毫米。图1. 关键点在95206采煤工作面的空气温度2.3. 张家口煤矿冷却能源分析张家口煤矿没有自然冷却能源煤矿，所以不能采用水涌矿井作为冷源。如果我们建立了冷却塔，我们应该在轴上打好冷却水管道。张家口煤矿轴是如此的狭窄，使用冷却塔的冷却能源是不可行的。因此，根据现场条件，我们采用回风倾斜面通过喷雾和散布冷却水。3. 实验设计我们通过95206采煤工作面进行了实验。95206工作面位于岩温为43的1225级。所有电气设备在采煤工作面总功耗为2000千瓦，煤炭开采产量为3000吨/ 天，持续开发的时间为18小时/天。空气温度在33工作面的开始空气流为1600立方米 /分钟。采煤工作面空气温度在33.5和40之间，空气温度的关键点示于图 1。实验的技术流程图被示于图2.详细初步设计如下： （1）首先，该采煤工作面设置了空气冷却器，以冷却进风。空气冷却器的热交换性能 为2000千瓦。入口水温是4;出口水温为-17;入口空气的温度是 31 ;出口空气的温度为18。（2） 制冷机的实验中所设计的制冷效果是2200千瓦，出口冷却水最低温度为3 和 回水温度为18。然而，出口的冷却水的最高温度为45 ，而返回的水的温度 是36。（3）矿井水涌入被收集并通过喷雾再冷却回风巷，之后，被用作冷却水。现有矿井水 的杂质多容易堵塞制冷机的冷凝器。为了提高系统的稳定性，在该测试系统中， 我们把一个热交换器布置在冷凝分离矿井水和压缩机单元的前面。（4） 为了代替地面冷却水，我们使用的喷雾和散布冷却水在地下回风巷。喷雾的设计 长度为20m，且水散布器长度为350m。水传播的高差为110米。我们在返回空气 和冷却水之间设置550 个台阶去增加热交换面积，每个台阶高550米，宽200米， 长7.3米。道路的部分为18平方米，总鼓风量为4000立方米 /分钟，风速为3.7 米/秒，风温度为33。喷雾的循环水流量为530立方米/小时。（5）测试监视系统被用来监控水流量，温度所有子系统和压力。监测仪表水流量和温 度示于图 3。图2. 实验技术体系 图3. 现场监测仪器 图4. 测试场地机房制冷设备4. 测试结果分析 现场测试系统的制造已完成于2011年8月16日，测试并开始在2011年8月17日。在现场测试的机械室的致冷设备示于图4，而监测点在该系统中的位置示于图5。关于重点详细信息如下：（1）监测参数在系统的一侧：T1inair：水散布前的空气温度;T2inair：水散布后的空气的温度;Toutair：喷洒后的空气的温度;Qinair：风量的冷却水;T1pw：在系统的一侧供水温度;T2pw：在系统一侧出口水温;T3pw：喷洒冷却后水温;QPW：在系统一侧水的体积。（2）冷却水监测参数：T1cow：冷却水的入口温度;T2cow：冷却水的出口温度;Qcow：冷却水流。（3）冷冻水系统：T1chw：冷冻水进口温度; T2chw：冷冻水出口温度; Qchw：冷冻水流量; Qair：风量;TF1：入口空气温度;TF2：出口空气温度。4.1. 冷却系统的测试结果分析 冷却系统的温度监测曲线示于图6。在这个系统中，出口水温T2pw在该系统的一个侧面为38.2 ;喷洒后，水温T3pw在该系统的一个侧面是36.2 ，从而导致水的温度降低2。喷雾水流量为530立方米/小时，而用于冷却的空气体积为4000立方米/分钟。喷涂前，空气温度T2inair为35.5 ;喷洒后，空气温度Toutair改变为38.0 ，从而导致温度上升2.5。从图6我们还可以知道水扩散后的冷却效果。水扩散前，水温T3pw在该系统的一个侧面为36.2 ，而水扩散之后，最终水温T1pw成为34.24 ，造成了2的冷却效果。扩散的水流量为530立方米/小时，用于水扩散的空气量为4000立方米/分钟。水扩散前，空气温度T1inair为33.2 ，但是扩散之后，水传播的空气温度T2inair变为35.5，造成了3的温度上升。（1） 允许总能量允许的总能量可以从热交换器一侧温度的变化进行计算： (1)将图6中的T1pm，T2pm和QPM代入到式（1），通过计算，EREFG为2466千瓦。这个冷能包括两部分，一部分是由喷雾冷却，而另一个是从水中扩散。（1） 冷能量通过喷雾采集分析 (2)将图6中T1pm，T3pm和QPM代入方程（2），通过计算，Espray为1233千瓦。 (3)从图6，我们知道：喷洒之前回风温度T2inair为35.7，喷洒后温度Toutair为38.0 。至于两种情况，也就是100的基础上，相对湿度是相同的，上述数据，我们再计算ioutair为152千焦耳/公斤，i2inair为135千焦耳/千克和Eair-spray为1360千瓦。从方程的计算结果（2）及（3），我们可以知道：Eair-sprayEspray。其原因是，当喷撒水流量需要约20立方米/小时，回风速度达到3.7米/秒。这种水吸收热量的一部分，通过在喷洒期间的返回空气造成比水侧系统吸收热更多的能量释放。（1） 通过水传播冷却能量采集分析 (4)将图6中T2pm，T3pm和QPM代入式（4），通过计算，Esheetflood为1233千瓦。 (5)从图6，我们知道：水传播后，回风温度T2inair为35.7，但在此之前的水传播的空气温度Toutair为33.2 。至于这两种情况以上，相对湿度是100相同的。基于上述数据，我们计算i1inair为119千焦耳/公斤，i2inair为135千焦耳/ kg和Eair- sheetflood为1280千瓦。4.2. 冷却系统的测试结果的分析从图7冷却系统中所示的操作曲线，我们可以看到，冷却水流动Qcow为530立方米/小时，供水温度T1cow为39 ，而剩余水温度T2cow为43。从公式（6），我们可以计算出冷却水所获取的冷却能量Ecow是2466千瓦。温度 测量点 时间（h）温度 图7.冷却系统的温度曲线 图8.在95206工作面的冷却效应曲线冷冻水Qchw的流量为155立方米/小时;入口水温度T1chw为7 ，出口水温度T2chw为17。因此，通过冷冻水获得的冷却能量Echw是1803千瓦。Echw为663千瓦，比Ecow较少，所以浪费的能源包括两部分，制冷压缩机工作和冷冻水管道中的能量损失。空气冷却器空气流Qair为1600米3 /分钟，冷却器进气TF1的温度是31 ，而在冷却器出口空气的温度TF2是18。因此，用于冷却工作面上的总冷却能量是1757千瓦，而整个冷却系统中的总能量损失为600千瓦。所以该系统的最终能量效率比约为3。开始测试后，对于95206工作面在72小时温度变化曲线示于图8。95206工作面冷却后的温度在18至29之间，将95206工作面冷却后的8-12与降低前的温度（31-37）进行比较。5. 结论在本文中，我们建议使用深层矿井回风得到冷能用于冷却深煤矿冷却过程，但其缺乏制冷能量。根据张家口煤矿进行了现场测试的结果分析，我们得到的主要结论如下：（1） 对于深煤矿，缺乏制冷能源的降温过程，对于冷却过程，我们建议在深层矿井使 用回风得到冷能，完善其理论和热害控制技术系统。（2） 为研究和发展缺乏制冷能源的深井降温过程，经过现场测试，我们得到了喷水和 水传播热力学平衡参数，从而提供了测试的基础。（3） 深部矿井降温系统已成功在张家口煤矿应用，并通过冷却减少了工作面的温度约 为8-12 ;而湿度降低了8-15。这极大地改善了已经很长一段时间在工作面上 的冷却系统的主要问题，并为井下工作的矿工们创造了一个舒适的工作环境。致谢金融支持这个项目，由中国国家自然科学基金（51134005号）和中国教育部博士点基金科学项目（20120023120004号）支持的重点项目提供，表示衷心的感谢。参考文献1 He MC, Xie HP, Peng SP. 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