矿井避难硐室围岩蓄冷-相变蓄热耦合降温系统特性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51378426
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0803.建筑物理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The mine refuge chamber should be cooled in order to reach the standard of temperature in 96 hours without any outside support. At present, phase-change cooling is the best way to control the temperature of coal mine refuge chamber, while the conventional measures of refrigeration cooling can not meet the thermal environment requirements of mine refuge chamber. In this work, the basic research of phase-change cooling in mine refuge chamber will be studied by using the comprehensive method of theoretical analysis, numerical calculation and experimental research. The main work is divided into the following parts: 1) three-dimensional numerical simulation and experimental validation of the unsteady heat transfer process in 96 hours; 2) the main influencing factors of the thermal environment refuge chamber will be analyzed, the impacts especially the initial temperature and the heat transfer of the wall rock on the thermal environment; 3) the heat storage characteristic of phase change unit filled with heterogeneous materials in the complex boundary, especially the phase-change device which including expanded graphite composite phase change material / metal mesh; 4) the numerical calculation and experimental research of the three-dimensional unsteady heat transfer under the wall rock-human body-phase-change device-indoor air environment coupling, and the optimization of phase-change cooling device. The research result will solve the cooling technical problems of the mine refuge chamber, and provide theory and technology for maintenance-free, low-cost, non-hazardous cooling in mine refuge chamber.
在无任何外界支持的情况下,矿井避难硐室应满足96小时额定防护时间内温度不高于35℃的强制要求。常规的制冷降温措施均存在一定的局限性,不能满足煤矿井下紧急避险系统建设的要求,相变降温是目前最具潜力的技术措施。避难硐室相变降温目前处于工程尝试阶段,尚缺系统的理论研究。课题拟采用理论分析、数值计算与实验研究相结合的方法,进行矿井避难硐室相变降温的基础研究。具体包括:避难硐室高温环境形成过程的三维非稳态传热数值模拟与实验验证;围岩的间歇蓄冷机理及其对避难硐室热环境的影响;复杂边界下内部非均质复合材料相变单元的传热特性分析,并在此基础上研究相变装置的蓄热特性;避难硐室围岩-人体-相变装置-室内空气的三维非稳态传热数值模拟与实验研究;相变降温装置与蓄冷围岩的优化配置。研究成果可为解决矿井避难硐室降温技术难题,实现易维护、低成本、无危害的有效降温提供理论基础和技术支撑。

结项摘要

矿井避难硐室是保障矿工生命安全的重要设施,面对矿难发生后的恶劣外部环境以及断电状况,传统降温方法都不适用。本课题针对避难硐室温度保障问题,结合热能存储技术,提出了一种适用于矿井避难硐室的围岩蓄冷-相变蓄热耦合降温方法,解决了避难硐室的温度控制难题。课题在阐明围岩换热机理的基础上,研究了耦合降温系统围岩连续蓄冷及间歇蓄冷特性,并针对不同时期工程要求,提出了快速、节能、方便的分段组合式间歇蓄冷模式。设计了适用于矿井避难硐室的相变降温装置,建立了地下封闭空间包含围岩-热源-相变装置-空气在内的非稳态传热数值计算方法,其中相变座椅还涉及复合边界条件下装置内部材料的相变、导热及自然对流。基于该数值计算方法,揭示了围岩蓄冷-相变蓄热耦合降温系统传热及控温规律,并对耦合降温系统进行了优化,提出了降温系统的优化运行策略。本课题提出的矿井避难硐室围岩蓄冷-相变蓄热耦合降温方法无需电力支持,系统安全可靠,结构简单,满足了本质安全条件下无源环境中避难硐室内降温要求,这对于缓解矿工的紧张情绪,增加矿工的被救几率具有重要作用,为井下矿工生命安全保障提供了重要的技术支撑。研究成果对于其它封闭地下空间热湿环境控制也有重要的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
建筑相变储能技术研究现状与发展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    西南交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁艳平;向波;曹晓玲;张楠;孙亮亮
  • 通讯作者:
    孙亮亮
Thermal properties enforcement of carbonate ternary via lithium fluoride: A heat transfer fluid for concentrating solar power systems
通过氟化锂增强碳酸盐三元材料的热性能:用于聚光太阳能发电系统的传热流体
  • DOI:
    10.1016/j.renene.2017.04.050
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    RENEWABLE ENERGY
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Zhang Zhaoli;Yuan Yanping;Zhang Nan;Sun Qinrong;Cao Xiaoling;Sun Liangliang
  • 通讯作者:
    Sun Liangliang
Experimental investigation on thermophysical properties of capric acid-lauric acid phase change slurries for thermal storage system
蓄热系统用癸酸-月桂酸相变浆料热物性实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2015.06.129
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Zhang Zhaoli;Yuan Yanping;Zhang Nan;Cao Xiaoling
  • 通讯作者:
    Cao Xiaoling
Steady-state equation of water vapor sorption for CaCl(2)-based chemical sorbents and its application.
CaCl2基化学吸附剂水蒸气吸附稳态方程及其应用
  • DOI:
    10.1038/srep34115
  • 发表时间:
    2016-09-29
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang H;Yuan Y;Sun Q;Cao X;Sun L
  • 通讯作者:
    Sun L
Study on thermal property of lauric-palmitic-stearic acid/vermiculite composite as form-stable phase change material for energy storage
月桂酸棕榈酸硬脂酸/蛭石复合材料作为形态稳定相变储能材料的热性能研究
  • DOI:
    10.1177/1687814015605023
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Advances in Mechanical Engineering
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Zhang Nan;Yuan Yanping;Li Tianyu;Cao Xiaoling;Yang Xiaojiao
  • 通讯作者:
    Yang Xiaojiao

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Ma Guochuan Lei Bo Chen Yu Yuan Yanping(School of
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    向波
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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    --
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  • 通讯作者:
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    10.16410/j.issn1000-8365.2016.02.001
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    --
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    向波;余涛;袁艳平;孙亮亮;曹晓玲
  • 通讯作者:
    曹晓玲

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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