[發明專利]一種智能控制工作區溫度的深井換熱系統

有效

• 申請號: 201910278093.7
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN109990505B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 劉昱;崔崢;杜文靜;宋紅飛;邵坤;石瀟;王文璞;肖龍;余道廣
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00;F25B1/00;F28D7/02;F28F13/10;E21F3/00;F25B39/02;F25B39/04
• 代理公司: 濟南智圓行方專利代理事務所(普通合伙企業) 37231
• 代理人: 王華

本發明提供了一種智能控制工作區溫度的換熱系統，包括換熱器、空冷器，所述空冷器設置在工作面部分；水在所述空冷器中與空氣進行熱交換吸收空氣后，通過管路進入換熱器，在換熱器內進行冷卻，其特征在于，工作面設置溫度傳感器，用于檢測井下的工作面環境溫度，所述換熱器和空冷器之間設置水泵，控制器根據檢測的溫度傳感器的溫度控制水泵的功率。本發明通過根據溫度的變化自動調整流體的換熱數量從而實現智能控制控制工作面溫度的效果。

技術領域

本發明換熱器技術領域，尤其涉及一種深井采礦的熱力系統。

背景技術

深井采礦過程中，井下熱環境惡化問題十分突出。隨著礦井采深度增加，進入深部之后，礦山工作面開始受高溫影響，這不僅制約礦山的安全生產建設，也威脅礦工的身體健康。我國《金屬非金屬礦山安全規程》規定：生產礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26℃，機電設備硐室的空氣溫度不得超過30℃，當上述兩工作地點的空氣溫度超過30℃和34℃時必須停止作業。與此同時，由于工藝過程的需要，采礦過程會產生大量溫度穩定的礦井廢水。以某黃金礦井為例，現有的深井作業區（深度＞500m）主要以通風冷卻為主，井下溫度高（29℃），相對濕度大（＞96%），冷卻效果差，熱環境非常惡劣。為保證礦井安全生產和職工身體健康，必須針對性地采取有效措施，降低環境溫度，治理高溫熱害。

國內外采用的深井冷卻技術有：布置通風系統、工人冷卻服、在井上、井下增設制冷機等。存在的問題有：通風系統隨著作業深度的增加效果變差；工人冷卻服成本高，作業過程并不方便；井下制冷機存在排熱困難，以空氣為散熱介質導致降溫效果差、運行費用高等問題。

利用流體誘導傳熱元件振動實現強化換熱是被動強化換熱的一種形式，可將換熱器內對流體振動誘導的嚴格防止轉變為對振動的有效利用，使傳動元件在低流速下的對流換熱系數大幅度的提高，并利用振動抑制傳熱元件表面污垢，減低污垢熱阻，實現復合強化傳熱。

換熱器及其相關技術經過近幾十年的迅速發展，取得了令人鼓舞的進步，然而一些長期未能解決的問題更加凸現出來。換熱器內流體誘導振動和傳熱表面積垢，是世界公認的亟待解決的突出問題。流體誘導振動會導致劇烈的噪聲與傳熱管束的損壞，傳熱管束表面積垢會造成巨大的能量與資源損失。在換熱器內完全防止管束振動是不可能的，而通過增加傳熱管束的強度來防止振動從而避免管束的損壞與噪聲，并不總是有效的。利用流體誘導傳熱管束的振動實現強化換熱是無源強化換熱的一種形式，通過對振動的有效利用，可在實現強化換熱的同時抑制傳熱表面積垢，降低污垢熱阻，實現復合強化換熱。

因此，本發明針對現有深井井下集中式制冷系統存在的不足，提供一種新的采礦循環制冷系統，同時提供了一種新型換熱器替代常規制冷機的蒸發器和冷凝器，并在原系統上進行一定的改進，該方式既可以實現冷端采場冷卻，又在原有系統的基礎上縮小制冷機體積、提高換熱效率并提高礦井涌水利用率，同時具有設備緊湊、安全性好、檢修維護方便的優點，非常適合深井作業使用。

發明內容

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種智能控制工作區溫度的換熱系統，其特征在于，包括換熱器、空冷器，所述空冷器設置在工作面部分；水在所述空冷器中與空氣進行熱交換吸收空氣后，通過管路進入換熱器，在換熱器內進行冷卻，其特征在于，工作面設置溫度傳感器，用于檢測井下的工作面環境溫度，所述換熱器和空冷器之間設置水泵，控制器根據檢測的溫度傳感器的溫度控制水泵的功率。

作為優選，當井下溫度高于設定值時，水泵的功率增大，水流經空冷器流量增加；當井下溫度低于設定值時，水泵功率減小，水流經空冷器流量減少；當不進行井下工作時，水泵關閉。

作為優選，所述換熱器中設置彈性管束組件，流體在彈性管束組件中與來自空冷器中的水進行換熱。