一種逆流式冰冷空調(diào)設(shè)備的研發(fā)

管二勇 林凡 左華

摘 要：本文針對地下高溫高濕的工作環(huán)境，開發(fā)一種逆流式冰冷空調(diào)設(shè)備，以冰塊作為冷量載體，設(shè)計(jì)合理的工作流程，實(shí)現(xiàn)多級降溫、多級除濕和多級除塵，提高了冰冷空調(diào)設(shè)備的制冷效率。

關(guān)鍵詞：空調(diào);降溫;設(shè)計(jì);融冰

文章編號：2095-4085（2020）10-0100-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速增長，社會生產(chǎn)力以驚人的速度發(fā)展，同時(shí)對能源的需求日益加大。中華人民共和國節(jié)約能源法中，為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，雖然國家鼓勵(lì)、支持開發(fā)和利用新能源、可再生能源，但是能源結(jié)構(gòu)依舊以煤炭為主。在隧道、礦井等一些采掘工作環(huán)境中，由于位于地下深處，圍巖、機(jī)械設(shè)備、人體等散發(fā)的大量熱量無法及時(shí)排出，這就導(dǎo)致采掘作業(yè)常常伴隨著高溫高濕的工作環(huán)境，尤其是在采掘作業(yè)面處，工人的工作環(huán)境十分惡劣。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和實(shí)測可見，井下大巷、回采工作面、回采面機(jī)巷及風(fēng)巷空氣溫濕度均較高，尤其工作面和風(fēng)巷內(nèi)的溫度在29.6℃以上，最高30.6℃，相對濕度94% 以上，熱環(huán)境較差，極大地影響了礦工的工作效率和身體健康。由于在地下深處，很難像地面上一樣正常地設(shè)置空氣處理設(shè)備，所以就需要用一種簡單易行的空調(diào)設(shè)備處理高溫高濕同時(shí)含有大量雜質(zhì)的空氣。為此，不由地想到用冰塊作為冷源去改善環(huán)境，但是如何才能最大限度地發(fā)揮冰作為冷源的制冷量，這就需要充分利用冰塊所蓄含的冷量，做到多級地重復(fù)利用。所以為了改善采掘作業(yè)高溫高濕且污濁的環(huán)境，保證工人的正常工作，提高工作效率，本文開發(fā)了一種逆流式冰冷空調(diào)設(shè)備。

1 方案設(shè)計(jì)

針對采掘作業(yè)惡劣的環(huán)境問題而提出了一種逆流式冰冷空調(diào)設(shè)備，通過此設(shè)備可以有效地改善采掘工作環(huán)境和提高冰塊制冷效率。該技術(shù)方案的組成見圖1。

圖1 設(shè)備組成圖

進(jìn)風(fēng)口（1），為矩形孔洞，用于引入氣體;風(fēng)過濾器（2），位于導(dǎo)流板前面，用于氣體除塵;導(dǎo)流板（3），為板狀結(jié)構(gòu)，用于誘導(dǎo)風(fēng)向;噴淋融冰室（4），為長方體結(jié)構(gòu)，用于降溫除濕除塵;條形融冰架（5），為矩形結(jié)構(gòu)，位于噴口下方，用于盛放冰塊;導(dǎo)流彎片（7，10），位于空調(diào)設(shè)備的左上角和右上角，用于誘導(dǎo)風(fēng)向;擋水板（9），位于水泵間的上方，用于阻隔噴淋過程中的水滴;融冰槽（11），為長方體凹槽，用于盛放融冰槽換熱盤管和采集冰水;排污管（12），位于融冰槽左下方，用于排出融冰槽沉淀的雜質(zhì);溢流管（13），位于融冰槽上方中部，用于排出融冰槽內(nèi)過量的冰水;冰水過濾器（14），位于融冰槽右下方，用于防止冰水中雜質(zhì)進(jìn)入開式循環(huán)系統(tǒng)堵塞噴口;融冰槽換熱盤管（15），為彎曲盤繞的銅管，位于融冰槽內(nèi)部，用于熱量交換;噴淋輸送管（18），為塑料立管，與開式循環(huán)水泵連接，用于輸送噴淋的冰水;空冷器換熱盤管（20），為彎曲盤繞的銅管，位于風(fēng)機(jī)上方，用于降溫和除濕;水泵間（21），位于條形融冰架右側(cè)，用于放置循環(huán)水泵和布置管路;風(fēng)機(jī)（22），位于出風(fēng)口處，用于吹出氣體;出風(fēng)口（23），為矩形孔洞，用于排出氣體。

2 工作流程

首先采掘工作環(huán)境中的高溫高濕含雜氣體通過風(fēng)過濾器，在導(dǎo)流板的誘導(dǎo)下進(jìn)入噴淋融冰室。利用高溫氣體密度小的特性，氣體向上流動，在向上的過程中遇到冰塊，氣體在冰塊表面實(shí)現(xiàn)降溫和減濕。接著再遇到從噴口噴出的冰水，氣體在冰水表面實(shí)現(xiàn)降溫和除塵。在導(dǎo)流彎片的誘導(dǎo)作用下，通過擋水板，并與空冷器換熱盤管接觸，在其表面實(shí)現(xiàn)降溫和除濕。最后在風(fēng)機(jī)的吸引下，通過出風(fēng)口將低溫低濕干凈的氣體送到采掘作業(yè)環(huán)境中。需要說明的是噴口處的噴淋冷水是融冰槽內(nèi)的冰水經(jīng)過冰水過濾器、冰水輸送管、開式循環(huán)水泵和噴淋輸送管源源不斷地供給，空冷器換熱盤管中的冷水是由融冰槽內(nèi)的冰水經(jīng)過融冰槽換熱盤管和閉式循環(huán)水泵源源不斷地進(jìn)行熱量交換制得。融冰槽內(nèi)的冰水是由噴淋冷水和冰塊融化下的冰水混合構(gòu)成，由于噴淋冷水在冰塊表面淋濕流淌和高溫氣體的綜合作用，可以實(shí)現(xiàn)冰塊的快速溶解，繼而及時(shí)地保證了冰水中的冷量供應(yīng)。

3 設(shè)備特點(diǎn)

本設(shè)計(jì)方案涉及一種節(jié)能型的空調(diào)設(shè)備，不需要耗費(fèi)大量電能和占用大量空間，即可以制得低溫低濕干凈的氣體，十分適合采掘作業(yè)時(shí)使用。采用氣水逆流交換，使得氣體在噴淋融冰室內(nèi)可以充分地進(jìn)行熱濕交換。另外，采用多級降溫、多級除濕和多級除塵，使得冰塊的冷量得到最大程度地利用，提高了冰冷空調(diào)設(shè)備的制冷效率。由于采掘作業(yè)往往為高溫環(huán)境，而空調(diào)設(shè)備內(nèi)部，尤其是噴淋融冰室內(nèi)冷量較大，所以需要對空調(diào)設(shè)備采用外部保溫隔熱處理，防止冷量外泄。

4 結(jié) 語

本研發(fā)設(shè)備屬于空氣調(diào)節(jié)領(lǐng)域，為地下高溫高濕工作場所帶來了舒適的人工環(huán)境，不僅提高了作業(yè)人員的工作效率，也保障了工人的生命安全。設(shè)備已在礦井中使用，并取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉何清，吳超，王衛(wèi)軍，陳世強(qiáng).礦井降溫技術(shù)研究述評[J].金屬礦山，2005，（06）：43-46.

[2]肖知國.梁北煤礦高溫成因分析與降溫對策[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2007，（04）：37-39.

[3]胡春勝.真空冰降溫工藝技術(shù)分析[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2007，（01）：70-72.