一種礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置及設(shè)計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于礦井排風(fēng)熱能回收【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種礦井?dāng)U散塔內(nèi)礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置及設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明主要目的是解決現(xiàn)有礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置水量損失、阻力損失較大的問(wèn)題，提供一種新型的礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置及該礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置的設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置主要包括擴(kuò)散塔斷面風(fēng)速u(mài)a經(jīng)過(guò)優(yōu)化后及噴嘴安裝高度H、水滴粒徑d、水滴初速度ud0經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的噴淋裝置。運(yùn)用牛頓第二定律及數(shù)值仿真軟件，對(duì)ua、H、d、ud0該4個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的裝置可保證液滴落入集水池內(nèi)不被吹飛，減小水量損失90%以上，無(wú)需設(shè)置擋水板，可直接減少擋水板阻力損失195Pa。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置及設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦井排風(fēng)熱能回收【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置及設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置向下噴冷水回收排風(fēng)熱能，由于擴(kuò)散塔內(nèi)空氣流速高，噴淋設(shè)施高度布置不當(dāng)，水滴粒徑選取不當(dāng)，造成大量風(fēng)吹水損失。此外，水滴被帶出擴(kuò)散塔時(shí)需要額外的空氣推力，造成空氣阻力增大。因此必須對(duì)礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，改變擴(kuò)散塔斷面風(fēng)速，合理布置噴淋裝置高度，選取適當(dāng)?shù)乃瘟?，減小礦井排風(fēng)熱能回收裝置水量損失及阻力損失。
[0003]礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置主要包括擴(kuò)散塔、噴嘴、管排及擋水板，目前礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置一般為對(duì)噴或逆噴，管排及噴嘴布置在擴(kuò)散塔內(nèi)部頂端，向下噴出的噴淋水由于迎面風(fēng)速過(guò)大而無(wú)法到達(dá)裝置底部繼而被向上的風(fēng)流帶向擋水板，通過(guò)擋水板將水除去，但由于風(fēng)速大，水滴碰撞破碎霧化等原因，仍有大量水滴被風(fēng)流帶走，且擋水板阻力大，加上水滴上升過(guò)程中水滴對(duì)風(fēng)流的造成的額外阻力，導(dǎo)致裝置失水量大，阻力損失大，熱能回收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種改進(jìn)型的礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置。本發(fā)明的礦井排風(fēng)熱回收噴淋裝置的參數(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，減小了水量損失及阻力損失，提高了礦井排風(fēng)熱回收裝置能量回收效率。
[0005]本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:該礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置，它包括安裝于礦井回風(fēng)巷的`擴(kuò)散塔內(nèi)部頂端的管排及噴嘴，擴(kuò)散塔底部設(shè)有集水池，集水池依次與沉淀池、水處理器連接，水處理器的出水口與熱泵機(jī)組的熱交換水進(jìn)水口連接，熱泵機(jī)組的熱交換水出水口與所述管排連接；熱泵機(jī)組的出水口分別連接井筒防凍水管、洗浴熱水管和空調(diào)水管，所述澡堂廢熱水管也與沉淀池的進(jìn)水口連接；其特點(diǎn)是:它不包括安裝于管排及噴嘴之上的擋水板；在保證水滴不破碎、不吹飛、不懸浮以及空氣與水滴熱交換充分的情況下，所述噴嘴在擴(kuò)散塔內(nèi)部頂端的極限安裝高度H小于噴嘴噴淋水滴的最大下落聞度S:
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置，它包括安裝于礦井回風(fēng)巷的擴(kuò)散塔內(nèi)部頂端的管排及噴嘴，擴(kuò)散塔底部設(shè)有集水池，集水池依次與沉淀池、水處理器連接，水處理器的出水口與熱泵機(jī)組的熱交換水進(jìn)水口連接，熱泵機(jī)組的熱交換水出水口與所述管排連接；熱泵機(jī)組的出水口分別連接井筒防凍水管、洗浴熱水管和空調(diào)水管，所述澡堂廢熱水管也與沉淀池的進(jìn)水口連接；其特征在于:它不包括安裝于管排及噴嘴之上的擋水板；在保證水滴不破碎、不吹飛、不懸浮以及空氣與水滴熱交換充分的情況下，所述噴嘴在擴(kuò)散塔內(nèi)部頂端的極限安裝高度H小于噴嘴噴淋水滴的最大下落高度S:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置，其特征在于:所述噴淋裝置的結(jié)構(gòu)需使其噴淋水滴的粒徑d與水滴初速度Udtl滿(mǎn)足如下關(guān)系式:d(ua+ud0)2 ( 33.79 ;同時(shí)，水滴粒徑還需滿(mǎn)足:?/>0.00016183<。
3.一種基于權(quán)利要求1所述礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟:根據(jù)擴(kuò)散塔斷面風(fēng)速Ua、水滴粒徑d以及水滴初速度Udtl，在保證水滴不破碎、不吹飛、不懸浮的情況下，確定水滴的最大下落高度S，并保證S大于噴嘴的極限安裝高度H ;若在給定的斷面風(fēng)速Ua下水滴無(wú)法落入裝置底部即S數(shù)值太小時(shí)，還應(yīng)優(yōu)化擴(kuò)散塔尺寸以減小斷面風(fēng)速；利用牛頓第二定律、數(shù)值仿真手段對(duì)ua，ud0, d，H四個(gè)參數(shù)分別進(jìn)行優(yōu)化，使各參數(shù)符合以上要求；其中，水滴的最大下落高度S的計(jì)算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述礦井排風(fēng)熱回收的節(jié)水降阻噴淋裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:為保證水滴不破碎、不吹飛、不懸浮，水滴的粒徑d、斷面風(fēng)速Ua與水滴初速度Udtl滿(mǎn)足如下關(guān)系式:d(ua+ud(l)2≤33.79 ;同時(shí)，水滴粒徑還需滿(mǎn)足:i/>0.00016183Wu2;對(duì)于給定的擴(kuò)散塔，Ua為定值，利用數(shù)值仿真工具畫(huà)出不同Ua下水滴的最大下落高度、水滴初速度及水滴粒徑關(guān)系曲線圖，并根據(jù)保證液滴不破碎條件及避免懸浮條件對(duì)d及Udtl進(jìn)行優(yōu)化，選出合理的水滴粒徑及水滴初速度；如果計(jì)算出的水滴最大下落高度S很小，則應(yīng)增大擴(kuò)散塔斷面面積，優(yōu)化擴(kuò)散塔尺寸，使斷面風(fēng)速Ua減小并重新計(jì)算水滴最大下落高度，使S大于噴嘴極限安裝高度H。
【文檔編號(hào)】E21F1/00GK103498692SQ201310501527
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】王海橋, 崔海蛟, 陳世強(qiáng), 李軼群 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)