[发明专利]上喷式矿井排风热回收装置及其设计方法

说明书

技术领域

本发明属于矿井排风热回收技术领域，具体涉及一种节水低阻高效的上喷式矿井排风热回收装置及其设计方法。

背景技术

矿井排风热回收装置，一般将喷淋设施布置在扩散塔顶部，并向下喷冷水回收排风热能。但是，由于空气与喷淋液滴之间相对速度较高，选择过小的液滴粒径，易导致液滴被吹飞，即风吹水损失；若选择较大的液滴粒径，则极易发生液滴破碎，破碎的液滴进而被排风流带走，导致风吹水损失，即使在装置顶部设置挡水板，风吹水损失量依旧非常可观；另外，液滴破碎导致液滴粒径选择范围缩小，尤其迎面风速较大时，甚至无法选择液滴粒径；从选择液滴粒径的角度看，逆流下喷存在液滴粒径选择难度大和风吹水损失大的问题；从空气-水热湿交换的角度看，传统下喷式装置中液滴与空气接触时间短，热交换不充分，导致装置热效率低；从循环水泵运行功耗的角度看，下喷式必须把水至少提升至扩散塔自身高度及以上，经常高达10m以上，另外，由于喷水量通常较大，再加上喷水带来的空气阻力增加，则循环水泵功耗较大。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述三个方面的问题，提供一种节水低阻高效的上喷式矿井排风热回收装置。

本发明的上喷式矿井排风热回收装置，它包括安装于矿井回风巷的扩散塔顶端的挡水板，扩散塔底部设有集水池，集水池依次与沉淀池、水处理器连接，水处理器的出水口与热泵机组的热交换水进水口连接，热泵机组的热交换水出水口与安装于扩散塔内的管排及喷嘴连接；热泵机组的出水口分别连接井筒防冻水管、洗浴热水管和空调水管，所述澡堂废热水管也与沉淀池的进水口连接；其特点是：所述管排及喷嘴安装于扩散塔内底部，喷嘴向上喷水；在保证喷嘴喷淋液滴不破碎不吹飞不悬浮的情况下，喷嘴至扩散塔顶端距离H大于且接近喷嘴喷淋液滴的最大上升高度Z：

Z=∫Red00-Red9.8d2/γ2+0.75·ρa·Cd·(Red-Rea)·|Red-Rea|/ddRed,]]>

其中，Re_d为离散相液滴雷诺数，Re_a为连续相液滴雷诺数，Re_d0为离散相液滴初始雷诺数，d为液滴粒径，γ为流体运动黏度，C_d为阻力系数，ρ_a为空气密度。

所述喷淋装置的结构需使其喷淋液滴的粒径d与液滴初速度u_d0满足如下关系式：d(u_d0-u_a)²≤0.3379；同时，液滴粒径还需满足：其中，u_a为扩散塔迎面风速。