本书主要介绍矿井热源及其计算方法、高温高湿环境下的人机工程学、矿井空气热湿交换原理及其计算方法、井巷围岩与风流热湿交换的数值模拟、矿井热害防治常用技术、矿井制冷降温系统设计方案优选决策及国内外矿井降温工程实例等。
第1章?绪论 1
1．1?矿井高温高湿危害 1
1．2?矿井热害研究的主要成果 2
1．3?矿井热害研究的不足 5
第2章?矿井热源 6
2．1?地表大气状态的变化 6
2．2?空气的自压缩温升 7
2．3?围岩传热 9
2．4?机电设备放热 11
2．4．1?采掘机械的放热量 11
2．4．2?提升运输设备的放热量 12
2．4．3?电机车工作时的放热量 14
2．4．4?电动机运转时的放热量 14
2．4．5?扇风机的放热量 14
2．4．6?灯具的放热量 15
2．4．7?水泵的放热量 15
2．5?其他热源 15
2．5．1?氧化放热 15
2．5．2?水放热 16
2．5．3?人员放热 16
2．5．4?其余热源 17
第3章?高温高湿环境下的人机工程学 18
3．1?引言 18
3．2?高温高湿环境人体生理反应 20
3．2．1?神经系统 21
3．2．2?心血管系统 21
3．2．3?呼吸系统 26
3．2．4?热代谢 29
3．2．5?水盐代谢 36
3．2．6?能量代谢 37
3．3?人体的热调节与热适应 39
3．3．1?人体的热调节 39
3．3．2?人体的热适应 43
3．4?按劳动舒适程度评价矿井环境质量的指标 47
3．4．1?湿球温度 47
3．4．2?卡他度 47
3．4．3?有效温度 49
3．4．4?综合温标 51
3．4．5?比冷却力 51
3．5?矿井环境对人体及劳动生产率的影响 53
3．5．1?矿井环境对人体的影响 53
3．5．2?高温对劳动生产率的影响 53
3．5．3?高温事故 54
3．6?我国高温高湿作业的安全标准 55
3．6．1?《工作场所有害因素职业接触限值》标准 55
3．6．2?《高温作业分级》标准 56
第4章?矿井空气热湿交换原理 58
4．1?热传导 59
4．1．1?热传导定律 59
4．1．2?不稳定热传导 61
4．2?对流换热 63
4．3?复合传热 64
4．4?空气与水之间的热湿交换 67
4．4．1?热湿交换原理 67
4．4．2?热交换量的计算 68
4．4．3?空气与水直接接触时的状态变化过程 69
第5章?矿井空气热湿交换计算方法 71
5．1?引言 71
5．1．1?数理统计法 71
5．1．2?模拟巷道法 73
5．1．3?数值分析法 75
5．2?围岩热传导及调热圈 77
5．2．1?围岩热传导微分方程 77
5．2．2?调热圈及其相关概念 78
5．2．3?调热圈半径的计算 79
5．3?流体与固体壁直接接触时的对流传热微分方程组 80
5．4?空气流过自由水面时的对流传热传质微分方程组 81
5．5?湿壁巷道与风流间的热湿交换 82
5．5．1?湿壁巷道与风流之间的热湿交换的微观解释 82
5．5．2?湿壁巷道对流传热传质微分方程组 83
5．6?井巷围岩与风流热湿交换影响因素分析 87
5．6．1?矿内风流的流动状态 87
5．6．2?对流换热的特征和影响因素 87
5．6．3?对流换热系数 88
5．6．4?不稳定传热系数 90
5．6．5?井巷传质常用方法 92
5．6．6?井巷围岩与风流热湿计算的趋势 93
第6章?井巷围岩与风流热湿交换的数值模拟 95
6．1?计算流体动力学的相关理论 95
6．1．1?计算流体动力学的求解步骤 95
6．1．2?相关控制方程 96
6．1．3?控制方程的离散化 98
6．1．4?离散方程的求解方式 99
6．1．5?湍流的数值模拟 101
6．2?CFD在FLUENT软件中的应用 102
6．2．1?FLUENT软件简介 102
6．2．2?FLUENT软件求解的步骤 104
6．2．3?流体数值模拟的动力学控制方程 105
6．3?边界条件 106
6．3．1?固壁边界条件（wall） 107
6．3．2?速度进口边界条件（velocity-inlet） 108
6．3．3?自由流出边界条件（outflow） 108
6．4?流体计算数值模拟的分析 108
第7章?矿井热害防治常用技术 110
7．1?通风降温 110
7．1．1?改良通风系统 110
7．1．2?改善通风条件 111
7．1．3?调温巷道通风 111
7．1．4?其他通风降温措施 111
7．2?冰冷降温 112
7．2．1?空调制冷降温技术 112
7．2．2?人工制冰降温技术 113
7．3?控制热源降温 115
7．3．1?机械热的控制 115
7．3．2?向煤层内注水 115
7．3．3?管道热及热水的处理 116
7．3．4?采空区降温 116
7．4?个体防护措施 116
7．5?隔热-换热-压缩空气制冷综合技术 117
7．5．1?降温技术简介 117
7．5．2?隔热材料的选择 117
7．5．3?换热袋的规格及使用方法 118
7．5．4?气压缩制冷装置 119
7．6?其他新型降温技术 120
7．6．1?压缩空气制冷技术 120
7．6．2?HEMS降温系统 120
7．6．3?空气透平膨胀制冷系统 121
7．6．4?压气蒸发冷却技术 121
7．6．5?热电乙二醇降温冷却技术 121
7．6．6?瓦斯发电制冷降温技术 122
7．6．7?热管降温技术 122
第8章?矿井制冷降温系统 设计方案优选决策 123
8．1?引言 123
8．1．1?决策理论 123
8．1．2?决策理论在矿业领域的应用 125
8．1．3?矿井降温系统确定的步骤 125
8．2?矿井制冷降温系统方案决策评价指标及权值 126
8．2．1?矿井降温系统方案决策评价指标体系确立 126
8．2．2?按相对重要性序列矩阵法确定指标权值 129
8．2．3?评价指标的权值确定 131
8．3?矿井制冷降温系统方案确定的多目标决策法 132
8．3．1?评价值数据处理方法 133
8．3．2?多目标决策法的步骤 134
8．3．3?专家评议法 135
第9章?国内外矿井降温工程实例 136
9．1?德国煤矿降温概况 136
9．2?南非矿山降温概况 139
9．3?河南平煤集团矿井降温概况 141
9．3．1?矿井热害现状 142
9．3．2?平煤五矿矿井降温工程概况 142
9．3．3?存在的问题 146
9．3．4?近期降温工作 146
9．3．5?长远降温工作 146
9．4?国投新集矿业集团矿井降温概况 146
9．4．1?主要设备及参数 147
9．4．2?系统工艺流程 147
9．4．3?国内配套设备情况 148
9．4．4?采掘工作面制冷降温系统安装方式 148
9．4．5?制冷降温效果 149
9．4．6?存在的问题及经验教训 150
9．5?新汶矿业集团孙村煤矿矿井降温概况 153
9．5．1?-800m水平自然涌水排热降温工程 153
9．5．2?冰冷低温辐射降温技术 155
9．6?兖矿集团巨野矿区赵楼矿井降温概况 159
9．6．1?基建矿井地面喷淋临时降温技术 159
9．6．2?井下集中式永久制冷降温技术 161
参考文献 164
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