煤炭学报

作者：付丽霞, 郝小礼, 王海桥, 周柯, 罗春,

关键词：矿井降温, 螺旋盘管, 换热器, 数值模拟, 对流传热系数,

螺旋盘管式换热器是一种适用于矿井降温系统的末端换热设备。针对现有商业软件难以模拟空气中水蒸气凝结换热过程且计算耗时较长的问题，基于热湿同时传递理论，建立螺旋盘管换热器简化计算数学模型，通过多元回归法，获得螺旋管内、外对流换热准则关联式，并借助热湿传递类比法进行管外传湿计算，使用数值差分法编写了计算程序。模型经网格无关性、模拟实验和现场实验验证，误差均在10%以内，验证了模型准确性。通过模型分析了结构参数和运行参数对换热性能的影响，得出以下结论：保持其他参数不变，当螺旋管内径di从4 mm增大到15 mm时，换热量平均增长了4.17倍；当螺旋直径D从40 mm增大到80 mm时，换热量平均提高了71%；当螺距p从0.02 m增加到0.06 m时，换热量减小53%；当壳程长度Y从1.8 m增大到3.0 m时，水进出口温差和换热量平均增大36%；当水流速度vw从0.2 m/s增大到1.0 m/s时，换热量平均增大了1.35倍；当风流速度va从4 m/s增大到8 m/s时，换热量平均增大54%。除螺距外，增大螺旋管内径、螺旋直径、壳程长度、水流速度、风流速度等参数均能提高换热性能，降低水温和升高空气温度虽有利于增大换热量，但其对换热性能的影响较小，而增大风速会减小风的进出口温差，故设计时需合理控制风流速度以保障出风温度。

来源：2026年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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