内热源非饱和松散煤体热质耦合模拟与实验研究

"含内热源非饱和松散煤体热质耦合仿真计算与试验" 本文主要探讨了含内热源非饱和松散煤体内的传热传质规律，这是针对煤自然发火问题的研究。非饱和松散煤体是指含有一定水分且未达到饱和状态的煤体，这种状态下的煤体对热传递和质量转移过程有着独特的响应。内热源是指煤体内部由于化学反应、生物活动或放射性衰变等产生的热量。 在研究中，作者考虑了水分蒸发以及在热动力驱动下由速度和温度变化引起的速度对流和热弥散效应。这些效应在非饱和松散煤体中尤其重要，因为它们可以显著影响煤体的温度分布和水分动态。通过使用流体分析软件，如 Fluent，对构建的含内热源松散煤体热质耦合物理模型进行了仿真计算，以模拟煤体内部的热量和质量传递过程。 仿真结果显示，热源周围的温度分布呈现出以热源为中心的纵向椭圆形规律，这意味着纵向温度梯度大于横向。这种现象随着内热源控制温度的增加而变得更加明显。实验结果与 Fluent 模拟结果的对比表明，两者在预测煤体内部温度分布上具有良好的一致性。 进一步的分析揭示，在平均粒径小于6毫米的含内热源松散煤体中，自然对流和热弥散效应尤为显著。煤体内部水分的蒸发和迁移对温度分布有显著影响，这可能是因为水分的蒸发会带走热量，从而改变煤体的温度场。此外，水分迁移也可能影响煤体的透气性和热扩散能力，这些因素在预防煤自然发火方面具有重要意义。 该研究通过实验和数值模拟相结合的方法，深入理解了含内热源非饱和松散煤体的热质耦合特性。这对于预测和防止煤矿中的火灾风险，以及优化矿井通风和冷却策略具有重要的理论和实践价值。未来的研究可能需要进一步探索不同煤体条件（如粒径、湿度、内热源强度等）对传热传质的影响，以便更准确地预测和控制煤自然发火的风险。