一种矿井排风热回收的节水降阻喷淋装置及设计方法

摘要

本发明属于矿井排风热能回收技术领域，具体涉及一种矿井扩散塔内矿井排风热回收的节水降阻喷淋装置及设计方法。本发明主要目的是解决现有矿井排风热回收喷淋装置水量损失、阻力损失较大的问题，提供一种新型的矿井排风热回收喷淋装置及该矿井排风热回收喷淋装置的设计方法。本发明的矿井排风热回收喷淋装置主要包括扩散塔断面风速u_a经过优化后及喷嘴安装高度H、水滴粒径d、水滴初速度u_d0经过优化后的喷淋装置。运用牛顿第二定律及数值仿真软件，对u_a、H、d、u_d0该4个参数进行优化，优化后的装置可保证液滴落入集水池内不被吹飞，减小水量损失90%以上，无需设置挡水板，可直接减少挡水板阻力损失195Pa。

主权项

一种矿井排风热回收的节水降阻喷淋装置的设计方法，所述的矿井排风热回收的节水降阻喷淋装置，它包括安装于矿井回风巷的扩散塔内部顶端的管排及喷嘴，扩散塔底部设有集水池，集水池依次与沉淀池、水处理器连接，水处理器的出水口与热泵机组的热交换水进水口连接，热泵机组的热交换水出水口与所述管排连接；热泵机组的出水口分别连接井筒防冻水管、洗浴热水管和空调水管，澡堂废热水管与沉淀池的进水口连接；它不包括安装于管排及喷嘴之上的挡水板；其特征在于包括如下步骤：根据扩散塔断面风速u_a、水滴粒径d以及水滴初速度u_d0，在保证水滴不破碎、不吹飞、不悬浮的情况下，确定水滴的最大下落高度S，并保证S大于喷嘴的极限安装高度H；若在给定的断面风速u_a下水滴无法落入装置底部即S数值太小时，还应优化扩散塔尺寸以减小断面风速；利用牛顿第二定律、数值仿真手段对u_a，u_d0，d，H四个参数分别进行优化，使各参数符合以上要求；其中，水滴的最大下落高度S的计算公式为：$\begin{array}{c}S=315.6·d·\mathrm{Ln}\left(\frac{{1.584u}_{d0}^2+3.168u_a·u_{d0}+1.584u_a^2-9788d}{{1.584u}_a^2-9788d}\right)+\frac{d·u_a·u_{d0}}{{0.001584u}_a^2-9.788d}\\ -4.01u_a·\sqrt{d}·\mathrm{Ln}(\frac{3.168u_{d0}+3.168u_a-\sqrt{0.062d}}{3.168u_{d0}+3.168u_a+\sqrt{0.062d}}·\frac{3.168u_a+249\sqrt{d}}{3.168u_d-249\sqrt{d}})\end{array}.$