井下隔爆型变频器降温除湿空调系统的研究
煤矿井下变频调速技术的使用，将可实现生产过程的自动化，提高生产效率，节约电能，综合经济效益和社会效益具有明显的提高。然而，井下环境恶劣，电气设备存在于含有瓦斯和煤尘等爆炸性气体环境中，必须采用隔爆壳体技术将变频器密封于隔爆壳体内，确保在壳体内所发生的电火花不会引爆壳体外部的爆炸性气体。然而，变频器在壳体内的散热严重影响其安全使用，同时冷热变化带来的结露效应也会造成严重的短路危害。针对隔爆变频器的散热和内部结露问题，本文提出隔爆型双节流空调系统。 文中首先介绍了隔爆型双节流空调系统的工作原理。双节流空调系统采用模块化设计理念，综合考虑矿用防爆安全、气流组织合理以及形体结构简单等因素，运用隔爆壳体技术,通过理论计算和技术验证完成双节流空调系统结构设计。其次，针对变频器在壳体内的发热点位置，设计了个性化通风模式，实现了针对性地强化冷却模式，使设计的空调系统达到节省能量的效果。 在之后的试验工作中，依据空调的制冷原理、冷却除湿理论以及耦合控制技术等，匹配设计出适合的隔爆型空调机组，并模拟井下环境进行实验。通过实验测试表明：双节流空调系统在制冷工况下，开机45分钟后，系统达到稳定，隔爆壳内最高温度31.7℃；在除湿工况下，开机37分钟后，系统达到稳定，隔爆壳内最大相对湿度33.4％，最高温度36.3℃。分析得出双节流空调系统散热快，除湿效果好，能够有效的避免壳体内部结露，与传统的水冷散热系统相比更加节能、经济和可靠。 由于双节流空调性能获得方式的单一性，进一步运用计算流体仿真软件FLUENT对隔爆变频器空调散热系统进行数值模拟，得到实验工况和设计工况下散热模型的温度场云图、速度场云图等，对比分析空调系统送风温度对散热效果的影响。数值模拟表明：模拟和实验的结果有一致的趋势和很高的吻合度，空调系统制冷除湿性能优越。通过模拟设计工况下空调运行情况，证明该空调系统能够满足设计要求，为双节流空调系统优化设计和推广应用奠定基础。 隔爆型双节流空调散热系统是一次全新的探索，通过CFD模拟和实验测试表明双节流空调系统制冷除湿性能优越。并且与其他的散热方式相比具有散热快，实现了温湿度耦合控制，运行安全可靠等诸多优点。
变频器;变频调速;降温除湿;空调系统
天津大学
硕士
热能工程
张于峰
2014
中文
TD727
60
2015-12-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）