本文对某型飞机风挡防冰系统表面温度场进行Ｔ２．维ＣＦＤ数值模 拟，结果显示计算所得的温度分布趋势与试验结果相同，但计算值趋于 保守。在未来的工作中将对风挡表面进行三维建模和计算。 图７水滴收集系数云图 图９风挡表面温度计算结果与试验结果对比 参考文献 ［１］杨胜华飞机电热防除冰计算概述［１］科技信息，２０１２，（２）： ４４７－４４９ 图８风挡壁面温度分布云图 图８显示了风挡玻璃外表面的温度分布云图，在加热区温度高于 Ｏ℃，没有结冰，说明该加热功率能满足风挡防冰需求。在加热区内，底 部温度较高，这主要是受空气对流换热的影响，在底部区域对流换热系 数较小。 图９是表面温度计算值与试验值的对比图，可以看出计算的表面 温度趋势与试验值相符，但计算的温度值比试验值偏低约３～４＇：１２，换言 之，计算值趋于保守。这可能与ＦＥＮＳＡＰ—ＩＣＥ软件本身的结冰传热模 型有关，结冰传热建模目前仍是一个世界性难题。也有可能是由于本 文采用的二维模型过于简单，没有考虑三维效应所致。 ４．结论 ［２］熊贤鹏，韩风华．风挡防冰表面温度场计算［１］北京航空航天大 学学报，１９９７，２３（５）：６０６—６０９ ［３］熊贤鹏，韩风华．风挡防（除）雾表面瞬态热特性计算［＿１］北京航 空航天大学学报，１９９７，２３（５）：６１０—６１４ ［４］韩风华，左颜声等飞机风挡防冰热载荷计算…．航空学报， １９９５，１６（１）：３３－３６ ［５］蔡坤，刘斌慧．民用飞机平面风挡防冰热栽荷分析研究［Ｔ］民用 飞机设计与研究。２０１１，（１０３）：３１—３３ 浅谈变频技术在局部避风机【ｌｌ响应用 珲春矿业集团公司英安煤矿 刘中军 ［摘用。 要］本文首先阐述了局部通风机的工作原理，其次介绍了变频调速的相关知识，重点论述变频调速技术在局部通风机中的应 局部通风机应用 ［关键词］变频技术０．５ｌ言 １．２轴流式通风机工作原理 矿用局部通风机是煤矿井下掘进通风和瓦斯排放必不可少的重要 设备，承担着为掘进工作面提供新鲜风流、排出有害气体和粉尘、改善 丁作面环境条件以及瓦斯积聚后对其进行排放的重要任务，它的工作 可靠性和操作灵活性直接影响着矿井的安全生产。长期以来，我国局 部通风机的控制设备陈旧、技术落后、性能不可靠、功能不健全、设备布 置分散、维护困难，无法满足掘进工作面连续通风和瓦斯安全排放的要 求，这种局面大大制约着我国煤矿井下安全生产技术的发展。因此对 矿用通风机进行技术改造、提高其经济运行效益，具有重要的现实和长 远的意义。研究局部通风机的变频调速系统，是矿山节能降耗的重要 课题。 １．局部通风机的工作原理 它是由圆形机壳以及旋转的叶片组成的，叶片直接装在电动机的 转轴上。由于叶片具有斜面形状，所以当叶轮在机壳中转动时，空气一 方面随着叶片转动，一方面沿着轴向推进，因空气在机壳中的流动始终 沿着轴向，故称为轴流式通风机。轴流式通风机和离心式通风机的主 要区别是： （１）轴流式通风机所吸入的空气和送出的空气的流动方向都是和 带有叶片的轴的方向平行。 （２）轴流式通风机的旋转方向可以逆转。如果改变叶片的旋转方 向，气流的方向就随之改变，但排风量并不因此而减少。 （３）轴流式通风机所造成的压力一般比离心式通风机低，但它输送 的空气量却比离心式通风机大得多。 ２．变频调速概述 为井下局部通风地点通风的通风机称为局部通风机。局部通风机 分为离心式局部通风机和轴流式局部通风机。目前我国煤矿主要使用 轴流式局部通风机。 １．１离心式局部通风机工作原理 离心式通风机的叶轮在电动机的带动下随机轴一起高速旋转，叶 片间的气体在离心式作用下由径向甩出，同时在叶轮的吸气口形成真 空，外界气体压力作用下被吸入叶轮，以补充排出的气体。由叶轮甩出 的气体进入机壳后备压向风道，如此源源不断地将气体输送到通风管 网中。气体在离心式通风机的外壳内，由吸气口到排气口经过一个９０ 度的回转。气体进人通风机时，方向是和通风机的机轴平行，而离开通 风机时，方向却变得和机轴相垂直了，所以它能够自然地适应通风管道 中９Ｏ度的转弯。离心式通风机不具有逆转的特性，如果强使其倒转 时，通风机仍向正常方向输送空气，但是它所造成的压力要减少２／３～４／ ５，而输送的空气量将减少４０％～６０％。 变频调速属于改变频率调速，采用各种电力电子器件制成的变频 器，可以平滑地无级调速。它使用于异步电动机和同步电动机，但用于 笼型异步电动机更显得优越。这种方案运行时转差率很小，故损耗小、 效率和力能指标较高；同时，它既可向下调速又可以向上调速，因而凋 速范围宽，连续平滑调速分辨力不到１Ｈｚ；闭环控制时可得到很高的转 矩、调速精度，还可以做多电动机传动。总之，变频调速优点全面，适应 面很广，所以是发展的主要方向。变频调速的突出缺点是造价高，比直 流调速约高２０％～５０％，但由于新的电力电子器件不断诞生，控制装置 集成化、模块化、数字化、造价问题也将逐步获得解决。因此说，变频调 速是最佳的调速传动方案，也可以说是一枝独秀。 ３．变频调速在局部通风机中的应用 ３．１风机软启动 改变局部通风机的全压启动方式的软启动，即以一定的加载率、转 ４１２— 速在一定的加速时间内风机转速由ｏＪ：升到额定转速，风量逐渐增加， （２）对于转速惯量较大的局部通风机负载，应适当增加加减速时 对风筒有很好的保护作用，可避免“一风吹”导致导风筒破裂而导致瓦 间，以免在加减速过程中过电流、过电压保护动作，影响正常工作。 斯积存的事故。实现风机软启软停，可以减少瞬时大电流对电机的冲 ３ｌ３手动频率控制 击，减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备故障率。 当现场瓦斯传感器故障或不使用时，可以手动设定风机工作频 ３．２节能 率。手动控制频率，变频局部通风机只能工作在设定的频率下，不受瓦 局部通风机过去一直用异步电动机拖动，因当时调速不便，采用恒 斯浓度控制，使用更加灵活方便。 速运行；调节风量依靠阀门挡板，造成很大的功率浪费。改变变频调速 ４．结论 以后，用调节转速的方式来调节风量，实际效果表明，可以节约动力 各种机电设备的变频调速技术已日趋完善，正被很多企业推广使 ７０％以上，这个数字是十分惊人的，促使变频调速在局部通风机运行中 用。变频调速应用于局部通风机中其调速范围为０－５０Ｈｚ，可长期在 得到大量推广。这种节能是根据局部通风机的特点，其转矩与转速的 ２５～５０Ｈｚ之间稳定运行，这样一个掘进工作面可以节约电能３０％以 平方成正比，功率与转速的立方成正比，因此用变频调速改变流量代替 上。变频局部通风机以瓦斯浓度的变化为主要参数来调节风机转速， 阀门和挡板，就可以获得节能的效果。可以从风机运行曲线看出变频 从而实现对风机工作过程和运转速度的控制，确保矿井局部通风安全、 调整节能曲线逼近理想曲线，而挡板控制则远离理想曲线。所谓理想 高效运行，促进矿井的和谐发展！ 曲线是指效率为１００％的功率曲线。可见变频调速应用在局部通风机 中节能效果是十分显著的。在实用调速节能时，应注意以下两点： 参考文献 （１）局部通风机负载的转速调节范围不宜过大，通常不低于额定转 ［１］中国煤炭工业劳动保护科学学会通风专业委员会第十一届学 速的５０％，最好在７０％以上。当转速低于额定转速的５０％时，风机负载 术会议论文集［ｃ］．中国矿业大学出版社，２００３，Ｐ４１～４６． 本身的效率明显下降，更不经济；但接近或到达额定转速时，功率消耗 ［２］王德，陈开岩，周福宝．矿井通风机及通风安全新技术［Ｍ］．徐 急剧增加，效率也会下降，不利于节能。 州：中国矿业大学出版社，２００２，Ｐ５８～６Ｏ 提高混凝土利久胜几种方法酌搽讨 东营职业学院基建管理处王世海 现代化工业高速发展，混凝土以其优越的性能和低廉的价格成为 快，这样在混凝土内部和表面形成较大温差。混凝土内表温差导致不 大量基础设施必不可少的首选材料。我国正在进行空前规模的土木工 均匀温度变形和温度应力，一旦拉应力超过混凝土即时抗拉强度，就会 程建设，混凝土用量连续多年来处于世界第一位。但是由于混凝土在 在混凝土内部或表面产生裂缝。这种温度裂缝是混凝土早期开裂的主 耐久性方面的一些原因也给社会造成了巨大的经济损失，如京石公路 要因素之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对混凝土的耐久性十分不利。 在建成后３～５年出现裂缝；天津的１０座立交桥在建成十几年后出现问 因此降低水化热，避免温度裂缝的产生是提高混凝土的耐久性的有效 题；北京大北窑立交桥建成使用仅１０年就不得不拆掉。混凝土耐久性 途径之一。 破坏的问题已经出现，它引起人们的普遍关注和研究，这是一个带有普 大掺量矿粉混凝土以及矿粉与粉煤灰复配混凝土可以减少水化 遍性、实际性的问题，与国民经济和可持续发展紧密相连，是我国建筑 热、降低峰温、延迟峰温出现的时间，有利于避免或减少温差裂缝，因此 业面临的重大而需要迫切解决的问题。现本人结合自己的实践和研 非常适合用于大体积和海工｝昆凝土场合。此外大掺量矿粉混凝土以及 究，浅谈一下提高混凝土耐久性的几种方法。 矿粉与粉煤灰复配混凝土其强度发挥对养护条件较为敏感，早期的保 １．减水剂是目前研究和应用最广泛的混凝土外加剂 温、保湿尤为重要，而在地下工程和水下结构中，养护措施一般较易实 ｌ＿１高效减水剂 施，养护条件能够得到保证，因此掺矿粉混凝土适宜用于地下工程和水 研究表明高效减水剂通过降低混凝土水灰比，减少硬化混凝土孔 下结构。 隙率，提高混凝土密实度，可降低混凝土中界面区的结晶水化物取向 试验研究表明：（１）掺加矿粉，可降低浆体水化热。（２）混凝土中掺 度，改善界面区结构，提高混凝土耐久性。使用一种可扩展坍落度的 加矿粉或复掺矿粉和粉煤灰，发挥掺合料的微集料效应和二次水化反 高效减水剂，可提高混凝土抗冻性等耐久性。高效减水剂还可提高海 应，可以使混凝土孔径细化，连通孔减少，混凝土密实性提高，从而大幅 洋极地等恶劣环境下使用的混凝土耐久性。 提高混凝土的抗渗性能。（３）掺加矿粉，对混凝土的抗冻融性能有一定 １．２引气减水剂 的改善作用。 混凝土内部孑Ｌ结构是决定其强度和耐久性的主要因素。研究表明 ３．有机硅防水剂阻止氯离子的侵入 混凝土孔结构主要与用水量和水化程度有关。减水剂通过减水分散 微裂缝是混凝土的固有特征。混凝土结构中的裂缝，为气相、液相 作用减少用水量，改善混凝土内部孔结构，降低混凝土孔隙率，减少有 和可溶性离子的侵入提供了便捷的通道，直接影响到混凝土的渗透性 害孑Ｌ。引气减水剂还可引入分布均匀的圆形微细气泡，切断混凝土中 和耐久性。裂缝对于耐久性的影响关键在于加快了有害介质的传输， 毛细孔通路，提高抗渗性，同时弓Ｉ气高效减水剂是提高混凝土抗冻融 裂缝混凝土的氯离子渗透都必须有水分存在，因此如果混凝土是斥水 性最有效的方法之一。 的，则可以有效阻止氯离子的侵人。 １３缓凝减水剂 多年来，有机硅防水剂用于建材防水得到了广泛的研究和应用，依 缓凝减水剂通过推迟水泥水化放热最高峰出现的时间，削弱放热 据防止潮气入侵的方法不同，防水剂可分为防水型和斥水型两大类。 峰的强度，有效减少温度和干缩裂缝，提高混凝土的抗渗和抗裂性。在 不管是在裂缝出现前、后进行液态防水剂防水处理，都能取得较好 掺粉煤灰的同时使用缓凝高效减水剂，可进一步降低１％～８％的水化热 的效果。在离裂缝较远的地方，由于混凝土表层建立起来的氮离子隔 值，显著影响胶凝材料的早期水化放热，有利于混凝土内部热量的及时 离层，氯离子很难进入混凝土，渗透进入混凝土的深度不超过１５ｍｍ，且 消散和大体积混凝土的温控防裂。 含量很低。防水处理后，沿裂缝的氯离子含量也有了大幅的下降，防水 研究表明改性木素磺酸盐高效减水剂能延缓水泥水化的放热，掺 处理在某种程度上可以弥补由于裂缝的出现带来的负面作用。在裂缝 量为０．３５％时使水化过程的最高温度降低１３℃，减少温度梯度造成的 出现之后进行防水处理，比先进行防水处理时沿裂缝的氯离子含量要 微裂缝，还可使硬化水泥石中１０ｎｍ以下的小孔明显增加，平均孑Ｌ径减 小，裂缝宽度不超过０．４ｍｍ时，用防水剂对其修复、维护是可行的，可以 小。同时促使水泥水化生成大量晶型细小的钙矾石，混凝土填充得更 提高结构的耐久性。 密实。 ４．纤维增强复合材料 ２．掺入高效活性矿物掺料 纤维增强复合材料是一种由连续纤维和树脂基体组成的新型复合 要提高混凝土的耐久性，必须降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管 材料，具有高强轻质、抗腐蚀强和施工便利等优异性能，它不仅能够增 孔隙率，目前减少孔隙率的途径除掺入高效减水剂外，掺入高效活性矿 强混凝土构件的力学性能，而且其基材具有比较好的密封性，能够阻挡 物掺料——矿渣微粉也是减少孔隙率提高混凝土耐久性的技术途径 外部有害物质的侵蚀（如氯离子、氧气和水气等），从而可以降低修补后 之一。矿渣微粉是一种具有潜在活性的矿物材料，是粒化高炉矿渣采 结构中钢筋的腐蚀速度，提高混凝土的耐久性。 用单独粉磨工艺生产出来的一种超细粉。通过研究矿渣微粉对混凝土 混凝土耐久性是足以影响国家可持续发展的大问题，已经引起国 抗渗性能、抗冻性及水泥的水化热的影响证明矿渣对增进混凝土的耐 内外的重视。应该看到混凝土的耐久性是由混凝土多因素、多变性、多 久性有很大的提高。混凝土在硬化过程中，水泥水化反应产生大量水 机理的复杂特点构成的，这是需要认真对待的。只有以科学试验方法 化热。由于混凝土热阻很大，热量聚集在内部不易散发，而表面散热较 为基础，经过不断的研究发现，才能使问题得到最终解决。 ・－——４１３－－——
