矿井回风余热直热式换热器传热特性及应用研究

doi:10. 11799/ ce202506016

煤炭工程 ›› 2025, Vol. 57 ›› Issue (6): 126-132.doi: 10. 11799/ ce202506016

矿井回风余热直热式换热器传热特性及应用研究

季现亮，王玉强

1. 临沂矿业集团菏泽煤电有限公司郭屯煤矿，山东菏泽 272073
2. 山东能源集团鲁西矿业有限公司，山东菏泽 274700

收稿日期:2025-04-05 修回日期:2025-04-24 出版日期:2025-06-11 发布日期:2025-07-15
通讯作者: 王玉强 E-mail:3983945085@qq.com

Heat transfer characteristics and applications of a direct heat exchanger for mine return air waste heat

Received:2025-04-05 Revised:2025-04-24 Online:2025-06-11 Published:2025-07-15
Contact: wang yuqiang E-mail:3983945085@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

在矿井进回风直热式换热器热交换系统设计过程中，由于不同工况下直热式换热器结构参数设计基本一致，导致矿井回风余热利用效率低下，且无法满足进风温度的设计要求。为解决该系统及关键参数设计缺乏针对性理论支持的问题，建立了矿井进回风直热式换热器热交换系统传热模型，并对典型应用案例进行了测试研究。通过数据拟合，得到了适用于回风直热式换热器努塞尔系数的计算公式。在此基础上，进一步深入研究了直热式换热器结构参数，并分析了系统在不同参数条件下的传热特性。结果表明，该传热模型的计算误差均在8%以内。通过探究不同参数对直热式换热器性能的影响规律，确定了在一定工况下管外直径的合理取值范围，可为后续工程设计提供理论依据和实践指导。

关键词:

矿井回风 , 表面传热系数 , 直热式换热器 , 传热特性

中图分类号:

TD727

季现亮, 王玉强.

矿井回风余热直热式换热器传热特性及应用研究 [J]. 煤炭工程, 2025, 57(6): 126-132.

参考文献

[1] Zhai, Y., Zhao, X., Xue, G., & Dong, Z. (2023). Study on Heat Transfer Performance and Parameter Improvement of Gravity-Assisted Heat Pipe Heat Transfer Unit for Waste Heat Recovery from Mine Return Air. Energies, 16(17), 6148.
[2] Liu, Hengfeng, et al. "Utilization of mine waste heat in phase change rechargeable battery." Applied Thermal Engineering 233 (2023): 121136.
[3] Ghoreishi-Madiseh, Seyed Ali, et al. "A new model to analyze performance of mine exhaust heat recovery systems with coupled heat exchangers." Applied Energy 256 (2019): 113922.
[4] Bao, Lingling, et al. "The heat recovery technologies of mine waste heat sources." World Journal of Engineering 14.1 (2017): 19-26.
[5] 朱剑,魏晓峰,方星,等.基于多种余热资源利用的供热系统应用研究[J].煤炭工程,2023,55(11):45-48.
[6] 国家统计局. 中华人民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报[EB/OL]. https://www.gov.cn/.
[7] 吕向阳, 赵旭, 翟宇等．分离式热管换热技术在井口防冻系统中的应用研究[J].煤炭工程,2023,55(01): 12-17.
[8] 鲍玲玲, 李亚楠．矿井回风余热回收用热管换热器的优化设计[J]. 煤矿机电, 2018, (01): 1-5.
[9] 路膺祚, 鲍玲玲, 赵旭, 等．矿用热管换热器析湿工况换热分析[J].煤炭工程,2022,54(03):165-170.
[10] 杨海,杨瑞,霍永广.基于分离式热管技术矿井回风低温余热利用研究[J].矿业科学学报,2024,9(05):828-836.
[11] 朱晓彦. 矿井回风余热利用的装置[P]. 江苏: CN201025057, 2008-02-20.
[12] 徐发涛,朱晓彦.矿井余热超高效回收利用系统的建立与应用[J].中国煤炭工业,2019,(07):66-67.
[13] 倪少军,陈明辉,苏明强.间壁式换热器矿井乏风废热利用技术与工程实例研究[J].价值工程,2020,39(07):207-209.
[14] 李银涛,哈生义,肖敏,等.矿井回风直接换热加热新风井口防冻应用[J].节能,2025,44(02):127-130.
[15] 刘纪福. 翅片管换热器的原理和设计[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2013: 49-63
[16] 钱颂文. 换热器设计手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2002: 30-41.
[17] 聂鑫,谢海燕,刘辉,等.饱和湿气体对流冷凝换热模拟实验研究[J].中南大学学报(自然科学版),2024,55(12):4675-4686.
[18] Zhai, Yu, Xu Zhao, and Zhifeng Dong. "Research on performance optimization of gravity heat pipe for mine return air." Energies 15.22 (2022): 8449.

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Heat transfer characteristics and applications of a direct heat exchanger for mine return air waste heat

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[1]	陈梦乔, 杨伟, 张海洋, 等. 超前深孔断顶爆破有害气体引排系统优化研究[J]. 煤炭工程, 2024, 56(12): 83-88.
[2]	王文龙, 岳丰田, 高涛, 魏京胜, 郝永军, 付京斌. 热害矿井采区大焓差降温系统实验研究[J]. 煤炭工程, 2023, 55(4): 156-161.
[3]	吕向阳, 赵旭, 翟宇, 等. 分离式热管换热技术在井口防冻系统中的应用研究[J]. 煤炭工程, 2023, 55(1): 12-17.
[4]	张岱岳, 张翔, 李鹏. 浅埋深近距离煤层群采空区覆岩结构对工作面低氧影响研究[J]. 煤炭工程, 2022, 54(12): 84-89.
[5]	路膺祚, 鲍玲玲, 赵旭, 罗景辉, 王景刚. 矿用热管换热器析湿工况换热分析[J]. 煤炭工程, 2022, 54(3): 165-170.
[6]	罗景辉, 韩子辰, 熊楚超, 侯立泉, 张昌建, 刘欢. 赵固煤矿低温余热利用系统优化设计[J]. 煤炭工程, 2022, 54(2): 31-36.
[7]	熊楚超, 罗景辉, 魏莹, 刘欢, 侯立泉, 张昌建. 分体式矿井排风余热回收井口防冻系统应用探究[J]. 煤炭工程, 2020, 52(12): 12-15.
[8]	张国川, 刘枫, 刘庆军, 徐永佳, 李登. 首山一矿地面集中式降温技术与工程实践[J]. 煤炭工程, 2020, 52(11): 94-97.
[9]	闫洪远. 矿用制冷机组重力给水冷却技术分析[J]. 煤炭工程, 2018, 50(12): 79-81.
[10]	辛嵩，张琪，张龙. 液氮液氧混合降温可行性研究[J]. 煤炭工程, 2018, 50(4): 13-15.
[11]	马秋环，刘培学，薛蕊. 井下智能临时休息室的设计与应用[J]. 煤炭工程, 2018, 50(2): 29-31.
[12]	宋翔，张彬，刘畅. 井下机电硐室智能微气候围护结构的设计与应用[J]. 煤炭工程, 2017, 49(10): 63-65.
[13]	高涛，岳丰田，魏京胜，吴学慧. 矿井降温排热蓄热与变工况热泵集成系统研究[J]. 煤炭工程, 2017, 49(7): 118-121.
[14]	赵长闯，杨超锋，李志立. 巨厚覆盖层下矿井开采风温预测与降温措施研究[J]. 煤炭工程, 2017, 49(6): 13-15.
[15]	易欣，吴奉亮，王振平，等. 基于全风网的矿井风温预测方法研究[J]. 煤炭工程, 2017, 49(2): 89-92.