[发明专利]热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法

说明书

本发明提供了热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，热回收系统包括蒸发器以及冷凝器，湿热提取水输入至蒸发器，于蒸发器中传热给工作介质，工作介质吸热后，经压缩机升温升压后输入至冷凝器，于冷凝器中供热给用户端冷却水后，经膨胀机降温降压后返回至蒸发器中。本发明的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法能够迅速高效完成矿井排风热回收系统中热能利用效率的预评估以及湿热提取水水量、温度的优选。

技术领域

本发明涉及热回收系统技术领域，尤其涉及热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法。

背景技术

矿井通风是为保障采矿生产安全必须采取的措施，其通风量通常可达50～300m³/s，排风温度常年保持在20℃左右，相对湿度90％左右，携带了潜力巨大的湿热能量。矿井排风湿热能量的提取、回收以及利用，逐渐成为矿井通风领域的重点关注问题。

然而，现有技术成果多侧重于矿井排风余热的提取。例如吴华新和夏万峡实践了喷淋水提取式矿井排风热回收系统，通过改造扩散塔，将塔内风速降至2.5～6.0m/s之间，为稳定提取矿井排风余热创造条件。其中，吴学慧和陈凡，采用多级横向喷淋方法，将矿井排风余热直接用于井口保温。更具体的，王海桥和崔海蛟等提出了上喷式矿井排风热回收装置，减少了喷淋水的抛损，并给出了喷淋液滴最大上升高度的计算方法。旨在提高排风湿热能量的提取效率，王彦洪和赵志民利用雾化器，使排风和湿热提取水高速对撞，强化了传质和逆向换热。此外，陈学峰和雷浩等改进了喷淋方式，增加了螺旋式结构换热器，进一步论证了用喷淋水提取矿井排风乏热的可行性。

但是，针对提取后的湿热能量如何高效利用，尚鲜见相关直接报道。矿井排风湿热提取水作为矿井排风湿热能量的载体，在蒸发器中的热质传递尚未得到充分关注，尤其是，用于矿井排风湿热能量提取后的湿热提取水，在回收系统中的利用优化计算方法尚未形成。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，迅速高效完成矿井排风热回收系统中热能利用效率的预评估以及湿热提取水水量、温度优选。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，热回收系统包括蒸发器以及冷凝器，湿热提取水输入至蒸发器，于蒸发器中传热给工作介质，工作介质吸热后，经压缩机升温升压后输入至冷凝器，于冷凝器中供热给用户端冷却水后，经膨胀机降温降压后返回至蒸发器中，包括以下步骤：

步骤1)：确立热回收系统的综合性能系数COP_s，综合性能系数COP_s为热回收系统总能耗、工作介质对冷凝器供热流率的函数，其中，热回收系统总能耗为工作介质于蒸发器中吸热流率、用户端冷却水流率、湿热提取水流率的函数；

步骤2)：确立综合性能系数COP_s随湿热提取水流率的变化速率；

步骤3)：通过综合性能系数COP_s随湿热提取水流率的变化速率，判定湿热提取水流率优化范围。

进一步地，对工作介质对冷凝器供热流率进行修正，使工作介质对冷凝器供热流率被计算为不含有非输入参数的函数；对工作介质于蒸发器中的吸热流率进行修正，使工作介质于蒸发器中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数。

进一步地，综合性能系数COP_s计算式为：

φ_uf，工作介质对冷凝器供热流率，单位kW；热回收系统总能耗，单位kW。

进一步地，综合性能系数COP_s计算式为：

其中，