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矿井瓦斯爆炸下巷道内的对流换热系数的探讨分析
摘要：
本文旨在探讨矿井瓦斯爆炸下巷道内的对流换热系数。通过分析瓦斯爆炸对巷道温度的影响及其对应的对流换热机制，得出了瓦斯爆炸后巷道内对流换热系数增加的结论。同时，将瓦斯爆炸区域和未爆炸区域作为巷道内两个热源，模拟了爆炸事件发生后巷道内的温度分布情况，并进行了对流换热系数的计算。最后，通过对计算结果的分析和讨论，得出了瓦斯爆炸下巷道内对流换热系数的变化规律。
关键词：矿井瓦斯爆炸；对流换热；巷道温度；热源模拟；换热系数计算
1.引言
矿井瓦斯爆炸是一种常见的矿井事故。在瓦斯爆炸事件中，巷道内的温度会发生急剧变化，从而影响了巷道内空气的流动情况及对流换热系数。对于矿井安全的研究和生产实践，了解瓦斯爆炸下巷道内的对流换热系数变化特征是十分重要的。
2.对流换热系数的研究方法
对于矿井巷道内的对流换热系数研究，目前一般采用实验模拟和数值计算两种方法。
实验模拟方法主要是通过实际矿井巷道的模型，利用热像仪、热电偶等实验设备，对巷道内的温度分布进行实测。由于实验模拟法涉及到大量的实际设备和场地，同时受到实验条件的限制，因此其可行性和精度都存在一定的局限。
数值计算方法则是通过数值模型和计算机模拟，对巷道内的温度分布和对流换热系数进行计算。相较于实验模拟法，数值计算法具有成本较低、计算速度快、效率高等优点，可以有效地减少人为干扰和误差影响。
本文采用数值计算法对矿井瓦斯爆炸下巷道内的对流换热系数进行研究。
3.瓦斯爆炸对巷道温度的影响
在瓦斯爆炸事件中，巷道内的温度会出现急剧变化。首先爆炸产生的高温气体能够快速导致巷道内温度的升高，其次由于巨大气浪产生的搅拌作用导致空气的对流、扰动和混合，从而影响了空气的流动情况及对流换热系数。
瓦斯爆炸后，巷道内温度分布呈现出明显的正态分布，它的峰值温度随爆炸能量的大小而变化。同时，爆炸后的巷道内空气流动也发生了变化。巷道内的气流由于爆炸产生的气流摩擦力和气浪冲击力的影响，出现了大范围的湍流。在巷道内，湍流约等于空气流经的所有界面之间的界面数目，并且具有较强的对流换热能力。
4.对流换热系数的计算
在瓦斯爆炸事件的情况下，当巷道内存在两个或更多的热源时，计算对流换热系数需要分别对两个热源进行计算，再通过综合计算得到整个巷道内的对流换热系数。
4.1热源模拟
为了模拟瓦斯爆炸事件后巷道内的温度分布情况，我们将巷道内分为瓦斯爆炸区域和未爆炸区域两个区域。瓦斯爆炸区域的温度由瓦斯燃烧所产生的高温气体决定，未爆炸区域的温度由瓦斯爆炸前的巷道温度所决定。
通过模拟计算，我们可以得到巷道内温度在时间上的变化曲线，同时可以看到在瓦斯爆炸前后温度分布的巨大差异。
4.2对流换热系数的计算
对于巷道内的对流换热系数的计算，我们采用了流体力学的方法。具体来说，我们通过求解动量方程和能量方程得到巷道内的速度场和温度场。在求解完成后，我们可以通过计算得到巷道内的对流换热系数。
对于巷道内的对流换热系数，其值会受到温度、速度、巷道尺寸等多个因素的影响。在瓦斯爆炸事件中，由于爆炸产生的气流强度大，巷道内对流换热系数增加较明显，此时需要加强巷道内的通风以保证工人的安全。同时，巷道内的热源分布情况也会影响到对流换热系数的计算结果。
5.结论与讨论
通过本文的研究和分析，我们可以得到以下结论：
瓦斯爆炸事件会导致巷道内的温度分布发生急剧变化，从而影响了巷道内空气的流动情况及对流换热系数。
瓦斯爆炸后巷道内对流换热系数会增加，需要及时加强巷道内的通风以保证工人的安全。
由于巷道内的热源分布情况和巷道尺寸等多个因素的影响，对于巷道内对流换热系数的计算需要综合考虑多个因素。
总之，研究瓦斯爆炸下巷道内的对流换热系数对于确保矿工的安全、提高矿山生产效率具有十分重要的意义。