煤炭学报

作者：巫升祥, 陈世强, 邓欢, 黄敏华, 郭渊昊, 吴志荣, 蒋加川,

关键词：矿井排风, 纤维栅, 热湿传递, 传质单元数, <img src="2023-1741-S1-1.eps"/>耗散热阻,

如何逼近排风流热湿能量提取的极限，是矿井低品位余热回收技术的难题，关键是探索强化气液间热湿传递的新途径。针对喷淋式矿井排风流热回收装置，建立基于传质单元数(NTUm)—刘易斯数(Le)的气液串联热湿传递理论模型，开展喷雾耦合纤维栅气液热质交换试验，引入无量纲间距比，量化几何尺寸与水气比对气液热湿传递的影响。运用耗散理论，求解理论模型，探寻纤维栅强化气液间热湿传递的内在机理。结果表明：以耗散最小为传递过程优化目标，Le与耗散热阻成正相关，Le趋近于1，耗散热阻越小，提取热量越多，强化热湿传递过程。具体为，当纤维栅间距比为8、水气比为0.73时，NTUm随水气比增长越显著，风温最高降低8.1 ℃，相较于空腔状态下温降提高2 ℃，焓降值达到17.62 kJ/kg。再者，间距比越大，水膜更新频率快，增加气液接触次数，降温幅度越高，空气侧传热效率达到33%，水侧加热效率呈现上升趋势，热湿交换更趋完善；间距比越小，纤维填充率高，纤维栅持液量增加，水侧加热效率提高显著，但是，空气侧传热效率较低，热湿交换远离极限。所得结论，揭示纤维栅强化热湿能量提取的机理，指导纤维栅几何参数优选，实现高效提取特定水气比范围内排风流余热资源，推动绿色矿山建设。

来源：2025年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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