I underjordiska gruvor behöver stora mängder luft tillföras. När utetemperaturen sjunker under 0 °C leder detta till stort uppvärmningsbehov för att fukten i tilluftschaktet inte ska frysa, vilket inte bara är kostsamt, utan även negativt ur ett hållbarhetsperspektiv. Vanligtvis återvinns ca 35 % av det årliga energibehovet för uppvärmningen. Med en roterande värmeväxlare anpassad för gruvventilation är det möjligt att återvinna hela energibehovet för att värma tilluften över 0 °C för att förhindra isbildning i luftschaktet. Syftet med projektet var att undersöka och beräkna värme- (och energi) överföring i en roterande värmeväxlare som funktion av luftflödet, effekten för att värma tilluften och dimension på värmeväxlarens rotordiameter. Kontaktarean på ackumulatormaterialet av en pilotanläggning har beräknats för att undersöka hur stor värmeöverförande yta som förekommer och hur denna yta påverkas vid olika dimensioner på materialet. Teoretisk värmeöverföring och värmeöverföringen av pilotanläggningen vid kallt klimat har beräknats. Dessa resultat har sedan använts för att dimensionera värmeväxlarens rotordiameter i full skala. Den totala värmeöverföringsytan vid med pilotanläggningens dimensioner beräknades till 4086 m2. Den teoretiska värmeöverföringen beräknades till 214 kW. Vid uppskalning till ett vanligt förekommande luftflöde i full skala (150 m3/s) beräknades värmeöverföringen till 2988 kW, kommer en rotordiameter på 11 m krävas. Eftersom beräkningarna inte tar hänsyn till praktiska förluster, är resultatet en grov uppskattning. Möjligheten att jämföra resultatet med andra befintliga anläggning är begränsad, eftersom denna typ av roterande värmeväxlare ej förekommer i gruvventilation idag. / In underground mines, large amounts of fresh air need to be supplied. When the outdoor temperature drops below 0 °C, the supplied outdoor air must be heated to prevent the moisture in the supply air shaft from freezing. This is not only expensive, but also negative from a sustainability perspective. Today usually about 35 % of the annual energy demand of the heating is recycled. With a rotary heat exchanger adapted for mine ventilation, it is possible to recover all the energy required to heat the supply air to at least 0 °C. The purpose of this project was to investigate and calculate the heat (and energy) transfer in a rotary heat exchanger as a function of the air flow, the required effect to heat the supply air, and the dimension of the rotor diameter of the heat exchanger. The contact area of the accumulator material of a pilot plant was calculated to investigate the heat transfer surface and how this surface is affected by different dimensions of the material. The theoretical heat transfer and the heat transfer of the pilot plant in cold climate were also determined. These results were used to provide an estimate of the rotor diameter of the heat exchanger required in full scale. The total heat transfer surface with unchanged dimensions was calculated to 4086 m2. The theoretical heat transfer was calculated to 241 kW. When upscaling to a common air flow at full scale (150 m3/s) the heat transfer was calculated to 2988 kW, a rotor diameter of 11 m will be required. Since the calculations do not consider (energy) losses that will occur in practise, this estimate is conservative. The possibility to compare results with a similar exchanger is limited, since this type of rotary heat exchanger is not used in mine ventilation today.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-197223 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Olofsson, Jonatan |
| Publisher | Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.002 seconds