巷壁与风流间对流换热系数计算及敏感性分析

高佳南，吴奉亮

（1.西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安 710054；2.西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室，陕西 西安 710054）

随着煤炭开采向深部发展，井下热害现象日益显现，严重威胁矿井的安全生产[1-4]。为了解决矿井热害问题，需通过计算井下各种热源的散热量，继而预测矿井风温，确定高温地点的冷负荷，从而制定经济合理的降温措施[5]。造成矿井热害的热源众多且较为复杂，其中高温围岩散热是引起矿井热害的最大热源[6]，由牛顿冷却定律可知，准确计算围岩散热量关键在于巷道风流与巷壁间对流换热系数的准确性，许多学者对该参数展开了研究。Malcolm[7]基于传热学理论推导出计算巷道风流与巷壁间对流换热系数的表达式；陈柳等[8]通过模型实验相似理论给出了对流换热实验关联式进而求得巷道风流与围岩间的对流换热系数；高建良等[9]提出了利用风温、风压、风量及壁温等可测参数来计算巷道风流与巷壁间的平均对流换热系数的方法；王玉娇[10]应用传热学理论和实验模型方法将巷道风流与围岩间的对流换热系数拟合回归为巷道风速、风温与巷壁温度之差的函数；姬建虎[11]模拟研究了掘进工作面风流换热特性并得出平均换热系数的关联式；I S Lowndes[12]等开展了巷道风流与围岩间对流换热系数及换热特性模拟研究。

由于潮湿巷壁与风流的热湿交换作用，井下风流多为干空气和水蒸气组成的二元组分混合湿空气，另外，矿井巷壁的粗糙特征对风流流动及风温都有一定影响[13]。……