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摘要
矿用空冷器作为井下水冷降温系统的末端设备,被广泛应用于各类高温矿井中。针对现有矿用空冷器换热效率及冷量利用率低的问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,从管程和壳程两个角度出发,对表面式空冷器的结构进行了优化,对比了光管空冷器和波纹管空冷器的传热性能,揭示了管程波峰高度以及壳程管道排列方式对于矿用空冷器综合性能(传热性能和流阻特性)的影响。结果表明:波纹管空冷器相较于光管空冷器具有更好的传热性能;改变波高可以使传热特性提高约24%～135%,但同样会使管内流动阻力增大176%～767%;在所模拟的5种波峰高度内,波峰高度为3 mm的波纹管具有最佳的综合性能,并且在雷诺数为4 977时达到最佳性能,综合评价因子达到最大值1.27;在4种管道排列方式中,管道叉排相较于传统的顺排方式,可以使得换热量提高约13%。研究成果对于提高矿用空冷器的传热效率,改善井下高温热环境具有一定的参考意义。
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