金属矿山

作者：朱梦锴,张昌建,李刚罗景辉,王硕,平天祎,王森,

单位：1. 河北工程大学能源与环境工程学院,河北 邯郸 056038;2. 河北省暖通空调工程技术创新中心,河北 邯郸 056038;3. 金属矿山开采安全与灾害防治全国重点实验室,安徽 马鞍山 243000

关键词：纳米流体,螺旋纽带,协同强化传热,综合热性能因子,

基金：“十四五”国家重点研发计划项目(编号:2022YFC2904104);中央引导地方科技发展资金项目(编号:236Z4310G);邯郸市科学技术研究与发展计划项目(编号:23211018120)。

针对高温金属矿山井下空气冷却器存在的体积庞大、易结垢和传热效率低等问题,提出采用纳米流体与旋转纽带协同强化传热技术,系统探究了复合强化传热机制对换热管性能的提升效果。通过试验研究了8 种不同浓度ZnO 纳米流体在内置螺旋纽带翅片管中的传热特性,分析了纳米粒子浓度对传热系数、努塞尔数(Nu)、摩擦系数及综合热性能因子(PEC)的影响。研究表明:纳米粒子浓度与传热性能之间存在显著的阈值关系,当ZnO 纳米流体浓度φ≤0. 5%时,纳米粒子通过微对流效应和热导率提升可有效强化传热,其最优传热系数较纯水提升19. 39%;而超过该临界浓度后,粒子团聚导致的黏度剧增成为主导因素,反而削弱传热效率。螺旋纽带产生的二次流可有效抑制纳米粒子沉积,这种协同作用使得在φ =0. 5%浓度获得最佳综合热性能。研究成果为深井空冷器传热效率的改善提供了参考,未来研究可重点关注纳米流体稳定性,实现更优的传热强化。

来源：2025年第10期

《金属矿山》期刊编辑部

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