第20章 热模拟(高级版)
20.2热应用

20.2.1 模型环境设置

当Ventsim系统自动分析考虑来自围岩、自动压缩和通风机,正确的基础数据设置和环境系数设置必须输入到模型中建立模拟的矿井环境。更多细节参考“设置>模拟>环境”篇章。

20.2.2 用户输入

所有用户直接定义的风路热量通过“编辑框>热”输入。用户输入最普遍的热源数据为柴油机热或显热(干球),然而用户也可以输入潜热(水蒸气)、如果需要也可输入制冷量或氧化热。

另外,某个位置的空气温度也可以根据真实数据专门固定,或者为了达到这些实际温度值从Ventsim系统模拟中提供模拟反馈。

警告:进行井下热模拟时可能犯的最大错误是给小风量风路设置热源。而这在现实中是有可能的,由于可能只是短时间的暴露接触。

Ventsim系统采用基于稳态的热模拟,连续供热将会导致非常高的空气温度,但热方程只适用于一定的热量范围(100℃以内),过量的热量将导致模拟错误。

20.2.3 显热

显热是为气流加热但不会使其湿度产生变化的热源。这种情况适用于干燥热源,如:风机和水泵电动机热源、水压设备的辐射热、传送带或破碎机的摩擦热等。

注意,系统将对井下所有通风动力,如风机、固定风量和固定风压自动设置为热源,而不需要作为单独的热源输入。

20.2.4 柴油机热

井下柴油机热源模拟时本质上将自动转换为显热和潜热混合体。假设柴油机能量全部转换为无用功,柴油机将产生相当于三倍额定功率的热量。

输入柴油机热源时,确保只输入等价的柴油机功率,而不输入柴油机热输出。柴油机效率可以在热模拟中定制。

柴油的燃烧会产生热和水蒸气,并扩散到周围空气中。另外,发动机冷却系统或周围环境额外的水蒸气源以蒸汽的形式进入到空气中。

柴油和水的比率可以在“设置”菜单中设置,适用于所有柴油机热源。如果需要考虑单独的比率,就需要单独输入显热和潜热,而不是输入单一热数值。

20.2.5 潜热

可能井下热源设置时最容易混淆的就是潜热。通常,潜热,本质上是以水蒸气的形式给空气增加热量,很少需要作为单独的热输入进行考虑。

对于围岩热和柴油机设备热,Ventsim系统默认已经考虑了潜热,而不需要用户直接输入。唯一的例外可能是在调节空气到需要的湿球温度或干球温度,或者对含有丙烷或者其它燃油产生湿空气的矿井设置热源时,需要用户直接设置潜热。

20.2.6 氧化热

氧化热完全需要考虑,但是很少需要输入到风网中。对于通风合理的大部分矿井来说,氧化热相对于总热量来说是非常微弱的,除非是在十分活跃的岩石或者风流非常低的巷道处。

虽然有一些公式可以估算特定类型矿石的反应热,但由于矿石氧化的多变性理论上计算这些值也是不合理的。在大多数情况下,可以根据具体矿井的测量值来估算氧化热的大小。

20.2.7 风机和固定分支热

所有风机电动机产生的热都会耗散在周围的环境中。产生的热量等于输入的电功率的电动机无功、风叶无功、摩擦损失等形式耗散在风流中的能量。

Ventsim默认包含了模拟风路中风机(和固定风量)所产生的热,因此没必要将风机再作为热源进行单独设置。