湿式疏水纤维栅强化排风流热湿传递过程模型与试验
巫升祥1
陈世强2
邓欢1
黄敏华3
郭渊昊3
吴志荣4
蒋加川5
1.湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭 4112012.湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭 411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭 4112013.湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭 4112014.湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭 411201;桂林航天工业学院能源与建筑环境学院,广西桂林 5410005.凡口铅锌矿建筑材料厂,广东韶关 512300
摘要：如何逼近排风流热湿能量提取的极限,是矿井低品位余热回收技术的难题,关键是探索强化气液间热湿传递的新途径.针对喷淋式矿井排风流热回收装置,建立基于传质单元数(NTUm)—刘易斯数(Le)的气液串联热湿传递理论模型,开展喷雾耦合纤维栅气液热质交换试验,引入无量纲间距比,量化几何尺寸与水气比对气液热湿传递的影响.运用(火积)耗散理论,求解理论模型,探寻纤维栅强化气液间热湿传递的内在机理.结果表明:以(火积)耗散最小为传递过程优化目标,Le与(火积)耗散热阻成正相关,Le趋近于1,(火积)耗散热阻越小,提取热量越多,强化热湿传递过程.具体为,当纤维栅间距比为8、水气比为0.73时,NTUm随水气比增长越显著,风温最高降低8.1 ℃,相较于空腔状态下温降提高2℃,焓降值达到17.62 kJ/kg.再者,间距比越大,水膜更新频率快,增加气液接触次数,降温幅度越高,空气侧传热效率达到33％,水侧加热效率呈现上升趋势,热湿交换更趋完善;间距比越小,纤维填充率高,纤维栅持液量增加,水侧加热效率提高显著,但是,空气侧传热效率较低,热湿交换远离极限.所得结论,揭示纤维栅强化热湿能量提取的机理,指导纤维栅几何参数优选,实现高效提取特定水气比范围内排风流余热资源,推动绿色矿山建设.
关键词：矿井排风纤维栅热湿传递传质单元数(火积)耗散热阻
分类号：TD724(矿山安全与劳动保护)TU834(房屋建筑设备)
资助基金：国家自然科学基金(51774134)湖南省自然科学基金资助项目(2023JJ50106)湖南省研究生科研创新资助项目(CX20231053)
论文发表日期：2025-03-31
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 1622-1632 )
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