一种模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置及方法
技术领域
本发明属于矿井通风巷道热湿蒸发规律研究
技术领域
，特别是涉及一种模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置及方法。背景技术
当矿井开采进入深部后，普遍存在高温热害问题，为了改善矿井热环境，矿井风流温度计算及热害程度描述与评价，对高温高湿矿井的通风管理具有十分重要的意义。由于矿井通风风流温度的精确计算比较复杂，需要考虑巷道围岩与风流不稳定换热系数、涌水淋水等热湿条件诸多因素，因此对巷道风流热力状态参数中的温度及湿度进行分析尤为重要。
由于巷道内水分蒸发影响围岩温度及风流热湿交换，因此在研究计算矿井巷道风流温度时，须将水分蒸发考虑在内。针对矿井巷道围岩与风流热湿交换计算复杂的问题，有学者提出了构建淋湿巷道风流换热系数模型，即根据现场实测巷道风流相对湿度，掌握矿井巷道风流湿度变化规律，进而反向推演确定井巷水蒸发影响下风流与巷道围岩热交换的模型，修正围岩与风流的换热系数。然而，现场实测值统计只能实现一种或有限的实验数据采集。
通过模拟巷道法，则可以构建与现场相似的环境，分析通风情况下巷道热湿蒸发规律，当实验巷道及淋湿面积满足几何相似、风流流经实验巷道的速度符合运动相似、巷道各点受力符合动力相似时，根据以上相似性条件，再利用佛汝德相似准则，就可以将实验巷道测得的温湿度值及变化规律应用于实际井下巷道。
但是，在现有的模拟矿井通风巷道淋湿蒸发时，淋湿巷道壁面无法确定淋湿面积，还会在巷道底部产生积水，限制了矿井通风巷道热湿蒸发规律研究工作的正常开展。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置及方法，能够准确模拟实际矿井通风巷道的热湿蒸发情况，可直观反映实际矿井通风巷道的淋水情况，可准确测定出不同风速和淋湿面积率下巷道风流的温度和湿度，实验装置还具有结构简单、操作方便、成本较低、可重复使用的特点。通过本发明能够反映矿井巷道风速和淋湿面积率对淋湿巷道风流温湿度的影响规律，进而可反向推演确定井巷水蒸发影响下风流与巷道围岩热交换的模型，验证所构建的风流相对湿度与淋湿蒸发换热调整系数的函数模型的规律，将其结果引入巷道风流温度分布方程，可精确计算淋湿巷道风流的温度和湿度，为仿真模拟全矿井温度分布的通风网络提供理论参数和依据。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置，包括实验巷道、斜流式风机、淋湿组件、传感器组件、数据采集组件及数据存储组件；所述斜流式风机安装在实验巷道的进风口；所述淋湿组件安装在实验巷道内部；所述传感器组件安装在实验巷道的进风口内部和出风口内部，传感器组件与数据采集组件进行电连接，数据采集组件与数据存储组件进行电连接。
所述实验巷道为截面形状为圆形的管道，所述斜流式风机在实验巷道的进风口处采用压入式通风方式。
所述淋湿组件包括四根水雾喷管和四条无纺布，所述无纺布固定贴装在实验巷道内表面，四条无纺布在实验巷道内表面沿周向均布设置，四条无纺布沿轴线方向全部贯穿实验巷道，每条无纺布在实验巷道内表面上的覆盖面积均相等，且每条无纺布在实验巷道内表面上的覆盖面积占实验巷道内表面总面积的1/5；当一条无纺布完全淋湿时，淋湿面积率为0.2；当两条无纺布完全淋湿时，淋湿面积率为0.4；当三条无纺布完全淋湿时，淋湿面积率为0.6；当四条无纺布完全淋湿时，淋湿面积率为0.8；所述水雾喷管固定安装在实验巷道内表面，四根水雾喷管沿轴线方向全部贯穿实验巷道，在每根水雾喷管上均开设有若干水雾喷孔，每根水雾喷管均对应一条无纺布；在所述实验巷道外部设置有可控温水容器，四根水雾喷管均与可控温水容器相连通。
四条所述无纺布分别记为第一无纺布、第二无纺布、第三无纺布及第四无纺布；四根所述水雾喷管分别记为第一水雾喷管、第二水雾喷管、第三水雾喷管及第四水雾喷管；所述第一水雾喷管上的水雾喷孔与第一无纺布最高点正对接触，第一无纺布仅由第一水雾喷管进行淋湿；所述第二水雾喷管上的水雾喷孔与第二无纺布最高点正对接触，第二无纺布仅由第二水雾喷管进行淋湿；所述第三水雾喷管上的水雾喷孔与第三无纺布最高点正对接触，第三无纺布仅由第三水雾喷管进行淋湿；所述第四水雾喷管上的水雾喷孔与第四无纺布最高点正对接触，第四无纺布仅由第四水雾喷管进行淋湿。
所述第一水雾喷管通过第一输水管与可控温水容器连通，在第一输水管上设置有第一阀门，通过第一阀门的启闭控制第一水雾喷管对第一无纺布的淋湿过程；所述第二水雾喷管通过第二输水管与可控温水容器连通，在第二输水管上设置有第二阀门，通过第二阀门的启闭控制第二水雾喷管对第二无纺布的淋湿过程；所述第三水雾喷管通过第三输水管与可控温水容器连通，在第三输水管上设置有第三阀门，通过第三阀门的启闭控制第三水雾喷管对第三无纺布的淋湿过程；所述第四水雾喷管通过第四输水管与可控温水容器连通，在第四输水管上设置有第四阀门，通过第四阀门的启闭控制第四水雾喷管对第四无纺布的淋湿过程。
所述传感器组件包括第一风速传感器、第一温湿度传感器、第二风速传感器及第二温湿度传感器；所述第一风速传感器和第一温湿度传感器并列安装在实验巷道的进风口内部；所述第二风速传感器及第二温湿度传感器并列安装在实验巷道的出风口内部；所述第一风速传感器、第一温湿度传感器、第二风速传感器及第二温湿度传感器均通过数据传输线接入数据采集组件。
所述数据采集组件包括风速采集模块和温湿度采集模块；所述风速采集模块包括风速信号输送器、风速信号数据转换卡及风速信号数据传输线，所述第一风速传感器和第二风速传感器的信号输出端与风速信号输送器的信号输入端相连，风速信号输送器的信号输出端依次通过风速信号数据转换卡及风速信号数据传输线与数据存储组件相连；所述温湿度采集模块包括温湿度信号输送器、温湿度信号数据转换卡及温湿度信号数据传输线，所述第一温湿度传感器和第二温湿度传感器的信号输出端与温湿度信号输送器的信号输入端相连，温湿度信号输送器的信号输出端依次通过温湿度信号数据转换卡及温湿度信号数据传输线与数据存储组件相连。
所述数据存储组件包括数据采集器及计算机；所述数据采集器的信号输入端依次通过风速信号数据传输线及风速信号数据转换卡与风速信号输送器的信号输出端相连，且数据采集器的信号输入端还依次通过温湿度信号数据传输线及温湿度信号数据转换卡与温湿度信号输送器的信号输出端相连；所述数据采集器的信号输出端与计算机相连，在计算机内安装有数据采集程序，通过数据采集程序进行多路数据采集，在计算机的显示屏上显示有数据采集观测控制界面，通过数据采集观测控制界面控制各数据采集线路的数据采集起止时间和数据采集时间间隔。
一种模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验方法，采用了所述的模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置，包括如下步骤：
步骤一：启动斜流式风机，四根水雾喷管均不执行喷水动作，使四条无纺布均处于干燥状态，此时实验巷道内的淋湿面积率为0，然后通过斜流式风机调节实验巷道内的风速，使风速由低到高变化，由第一风速传感器和第二风速传感器测量风速数据，由第一温湿度传感器测量实验巷道进风口的温度和湿度数据，由第二温湿度传感器测量实验巷道出风口的温度和湿度数据，最后将采集到的数据进行保存；
步骤二：启动可控温水容器的调温功能，将可控温水容器内的水温调整到设定值，然后开启第一阀门，由第一水雾喷管对第一无纺布进行完全淋湿，其他三根水雾喷管均不执行喷水动作，使其他三条无纺布均处于干燥状态，此时实验巷道内的淋湿面积率为0.2，然后按照步骤一中的风速变化规律进行风速调节，直到完成数据的采集和保存；
步骤三：利用风流将第一无纺布进行风干，直到第一无纺布重新恢复干燥状态，继续将可控温水容器内的水温维持在设定值不变，然后开启第一阀门和第二阀门，由第一水雾喷管对第一无纺布进行完全淋湿，由第二水雾喷管对第二无纺布进行完全淋湿，其他两根水雾喷管均不执行喷水动作，使其他两条无纺布均处于干燥状态，此时实验巷道内的淋湿面积率为0.4，然后按照步骤一中的风速变化规律进行风速调节，直到完成数据的采集和保存；
步骤四：利用风流将第一无纺布和第二无纺布进行风干，直到第一无纺布和第二无纺布重新恢复干燥状态，继续将可控温水容器内的水温维持在设定值不变，然后开启第一阀门、第二阀门及第三阀门，由第一水雾喷管对第一无纺布进行完全淋湿，由第二水雾喷管对第二无纺布进行完全淋湿，由第三水雾喷管对第三无纺布进行完全淋湿，第四水雾喷管不执行喷水动作，使第四无纺布处于干燥状态，此时实验巷道内的淋湿面积率为0.6，然后按照步骤一中的风速变化规律进行风速调节，直到完成数据的采集和保存；
步骤五：利用风流将第一无纺布、第二无纺布及第三无纺布进行风干，直到第一无纺布、第二无纺布及第三无纺布重新恢复干燥状态，继续将可控温水容器内的水温维持在设定值不变，然后开启全部四个阀门，由四根水雾喷管分别对四条无纺布进行完全淋湿，此时实验巷道内的淋湿面积率为0.8，然后按照步骤一中的风速变化规律进行风速调节，直到完成数据的采集和保存；
步骤六：将保存的所有数据录入计算机内，由计算机自动生成不同淋湿面积率下实验巷道内温度及湿度随风速的变化曲线。
为了探究不同潮湿程度对淋湿巷道内风流温度和湿度的影响，因而引入淋湿面积率，淋湿面积率为单位长度巷道围岩淋水面积与单位长度巷道围岩总面积的比值，即：
式中，f为淋湿面积率，Sw为单位长度巷道围岩淋水面积，S为单位长度巷道围岩总面积；
由于现场的巷道围岩淋水面积各不相同，因而引入潮湿系数，即：
式中，βw为潮湿系数，Sw为单位长度巷道围岩淋水面积，U为巷道周长；
对于单位长度巷道的潮湿系数，可通过观测确定，若确定矿井复杂系统的淋湿面积率存在困难时，则引入淋湿蒸发换热调整系数；
对于淋湿巷道，综合考虑淋湿巷道的热湿交换，围岩通过淋湿围岩阻碍风流传热，此时可计算得到广义上井巷通风风流与巷道围岩的热交换流量，具体为：
q＝βf·α·(Tw-Tf)
βf＝1-βw
式中，q为热交换流量，βf为淋湿蒸发换热调整系数，α为对流换热系数，Tw为巷道围岩温度，Tf为风流温度；
由于巷道水分蒸发会直接导致风流的相对湿度增加，同时相对湿度又与水蒸发能力有关，从而决定巷道围岩与风流温度变化，又由于井下巷道潮湿程度难以量化，而相对湿度可直接测量，因此可构建相对湿度与淋湿蒸发换热调整系数的函数模型，即：
式中，βf为淋湿蒸发换热调整系数，为相对湿度，Cf为换热调整系数的影响因子；
随着风流相对湿度的增加，水蒸发能力逐渐降低，对风流和围岩热交换的影响减小，并且当湿度达到相对饱和时，围岩将直接对风流加热。
本发明的有益效果：
本发明的模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置及方法，能够准确模拟实际矿井通风巷道的热湿蒸发情况，可直观反映实际矿井通风巷道的淋水情况，可准确测定出不同风速和淋湿面积率下巷道风流的温度和湿度，本发明的实验装置还具有结构简单、操作方便、成本较低、可重复使用的特点。
本发明的模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置及方法，能够反映矿井巷道风速和淋湿面积率对淋湿巷道风流温湿度的影响规律，进而可反向推演确定井巷水蒸发影响下风流与巷道围岩热交换的模型，验证所构建的风流相对湿度与淋湿蒸发换热调整系数的函数模型的规律，将其结果引入巷道风流温度分布方程，可精确计算淋湿巷道风流的温度和湿度，为仿真模拟全矿井温度分布的通风网络提供理论参数和依据。
附图说明
图1为本发明的模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面图；
图3(a)为实施例中淋湿面积率为0时实验巷道内温度随风速的变化曲线；
图3(b)为实施例中淋湿面积率为0时实验巷道内湿度随风速的变化曲线；
图4(a)为实施例中淋湿面积率为0.2时实验巷道内温度随风速的变化曲线；
图4(b)为实施例中淋湿面积率为0.2时实验巷道内湿度随风速的变化曲线；
图5(a)为实施例中淋湿面积率为0.4时实验巷道内温度随风速的变化曲线；
图5(b)为实施例中淋湿面积率为0.4时实验巷道内湿度随风速的变化曲线；
图6(a)为实施例中淋湿面积率为0.6时实验巷道内温度随风速的变化曲线；
图6(b)为实施例中淋湿面积率为0.6时实验巷道内湿度随风速的变化曲线；
图7(a)为实施例中淋湿面积率为0.8时实验巷道内温度随风速的变化曲线；
图7(b)为实施例中淋湿面积率为0.8时实验巷道内湿度随风速的变化曲线；
图中，1—实验巷道，2—斜流式风机，3—可控温水容器，4—第一无纺布，5—第二无纺布，6—第三无纺布，7—第四无纺布，8—第一水雾喷管，9—第二水雾喷管，10—第三水雾喷管，11—第四水雾喷管，12—第一输水管，13—第一阀门，14—第二输水管，15—第二阀门，16—第三输水管，17—第三阀门，18—第四输水管，19—第四阀门，20—第一风速传感器，21—第一温湿度传感器，22—第二风速传感器，23—第二温湿度传感器，24—风速采集模块，25—温湿度采集模块，26—数据采集器，27—计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1、2所示，一种模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置，包括实验巷道1、斜流式风机2、淋湿组件、传感器组件、数据采集组件及数据存储组件；所述斜流式风机2安装在实验巷道1的进风口；所述淋湿组件安装在实验巷道1内部；所述传感器组件安装在实验巷道1的进风口内部和出风口内部，传感器组件与数据采集组件进行电连接，数据采集组件与数据存储组件进行电连接。
所述实验巷道1为截面形状为圆形的管道，所述斜流式风机2在实验巷道1的进风口处采用压入式通风方式。
本实施例中，实验巷道1采用的管道直径为20cm，实验巷道1采用三段式结构，包括两段250cm的管道和一段100cm的管道，使实验巷道1的总长度达到600cm，实验巷道1的转弯处由弯头连接，整个实验巷道1有角铁焊接固定；由于实验巷道1的总长度较短，气压与总阻力变化较小，因此压入式通风和抽出式通风之间的影响可忽略，但压入式通风方式可以减少实验过程中环境产生的影响，因此最终选用了压入式通风方式。
所述淋湿组件包括四根水雾喷管和四条无纺布，所述无纺布固定贴装在实验巷道1内表面，四条无纺布在实验巷道1内表面沿周向均布设置，四条无纺布沿轴线方向全部贯穿实验巷道1，每条无纺布在实验巷道1内表面上的覆盖面积均相等，且每条无纺布在实验巷道1内表面上的覆盖面积占实验巷道1内表面总面积的1/5；当一条无纺布完全淋湿时，淋湿面积率为0.2；当两条无纺布完全淋湿时，淋湿面积率为0.4；当三条无纺布完全淋湿时，淋湿面积率为0.6；当四条无纺布完全淋湿时，淋湿面积率为0.8；所述水雾喷管固定安装在实验巷道1内表面，四根水雾喷管沿轴线方向全部贯穿实验巷道1，在每根水雾喷管上均开设有若干水雾喷孔，每根水雾喷管均对应一条无纺布；在所述实验巷道1外部设置有可控温水容器3，四根水雾喷管均与可控温水容器3相连通。
四条所述无纺布分别记为第一无纺布4、第二无纺布5、第三无纺布6及第四无纺布7；四根所述水雾喷管分别记为第一水雾喷管8、第二水雾喷管9、第三水雾喷管10及第四水雾喷管11；所述第一水雾喷管8上的水雾喷孔与第一无纺布4最高点正对接触，第一无纺布4仅由第一水雾喷管8进行淋湿；所述第二水雾喷管9上的水雾喷孔与第二无纺布5最高点正对接触，第二无纺布5仅由第二水雾喷管9进行淋湿；所述第三水雾喷管10上的水雾喷孔与第三无纺布6最高点正对接触，第三无纺布6仅由第三水雾喷管10进行淋湿；所述第四水雾喷管11上的水雾喷孔与第四无纺布7最高点正对接触，第四无纺布7仅由第四水雾喷管11进行淋湿。
所述第一水雾喷管8通过第一输水管12与可控温水容器3连通，在第一输水管12上设置有第一阀门13，通过第一阀门13的启闭控制第一水雾喷管8对第一无纺布4的淋湿过程；所述第二水雾喷管9通过第二输水管14与可控温水容器3连通，在第二输水管14上设置有第二阀门15，通过第二阀门15的启闭控制第二水雾喷管9对第二无纺布5的淋湿过程；所述第三水雾喷管10通过第三输水管16与可控温水容器3连通，在第三输水管16上设置有第三阀门17，通过第三阀门17的启闭控制第三水雾喷管10对第三无纺布6的淋湿过程；所述第四水雾喷管11通过第四输水管18与可控温水容器3连通，在第四输水管18上设置有第四阀门19，通过第四阀门19的启闭控制第四水雾喷管11对第四无纺布7的淋湿过程。
所述传感器组件包括第一风速传感器20、第一温湿度传感器21、第二风速传感器22及第二温湿度传感器23；所述第一风速传感器20和第一温湿度传感器21并列安装在实验巷道1的进风口内部；所述第二风速传感器22及第二温湿度传感器23并列安装在实验巷道1的出风口内部；所述第一风速传感器20、第一温湿度传感器21、第二风速传感器22及第二温湿度传感器23均通过数据传输线接入数据采集组件。
本实施例中，第一风速传感器20和第二风速传感器22的型号相同，分辨率为0.05m/s，量程为0～30m/s；第一温湿度传感器21和第二温湿度传感器23的型号相同，具体型号为RS485XY-MD01，数据采集时间间隔为1s，温度量程为-20℃～60℃，湿度量程为0～100％RH，采用RS485硬件接口，协议层兼容标准的MODBUS-RTU协议，具备自动输出温度、湿度的功能。
所述数据采集组件包括风速采集模块24和温湿度采集模块25；所述风速采集模块24包括风速信号输送器、风速信号数据转换卡及风速信号数据传输线，所述第一风速传感器20和第二风速传感器22的信号输出端与风速信号输送器的信号输入端相连，风速信号输送器的信号输出端依次通过风速信号数据转换卡及风速信号数据传输线与数据存储组件相连；所述温湿度采集模块25包括温湿度信号输送器、温湿度信号数据转换卡及温湿度信号数据传输线，所述第一温湿度传感器21和第二温湿度传感器23的信号输出端与温湿度信号输送器的信号输入端相连，温湿度信号输送器的信号输出端依次通过温湿度信号数据转换卡及温湿度信号数据传输线与数据存储组件相连。
本实施例中，风速信号数据转换卡及温湿度信号数据转换卡均为满足RS485通讯协议的数字信号转USB信号的数据转换卡；风速信号数据传输线及温湿度信号数据传输线均为USB数据传输线。
所述数据存储组件包括数据采集器26及计算机27；所述数据采集器26的信号输入端依次通过风速信号数据传输线及风速信号数据转换卡与风速信号输送器的信号输出端相连，且数据采集器26的信号输入端还依次通过温湿度信号数据传输线及温湿度信号数据转换卡与温湿度信号输送器的信号输出端相连；所述数据采集器26的信号输出端与计算机27相连，在计算机27内安装有数据采集程序，通过数据采集程序进行多路数据采集，在计算机27的显示屏上显示有数据采集观测控制界面，通过数据采集观测控制界面控制各数据采集线路的数据采集起止时间和数据采集时间间隔。
本实施例中，数据采集器26的型号为IPAM-4017，计算机27内安装的数据采集程序是基于组态王软件开发，采集的数据保存在计算机27内的Excel文件中，便于数据的调用和处理。
为了避免漏风对实验结果的影响，本实施例中，对实验巷道1的各段接头处进行了密封处理，同时对第一风速传感器20、第一温湿度传感器21、第二风速传感器22及第二温湿度传感器23在实验巷道1上管道安装孔处也进行了密封处理。此外，在进行正式实验前，先检查各个传感器是否连接正常，具体可以在计算机27显示屏上的数据采集观测控制界面实时查看通信状态，若通信状态显示为“失败”，则需要重新调试线路，当通信状态显示为“成功”，说明线路连接正常。同时，还需要对实验装置的气密性进行检查，具体通过在实验巷道1上的密封连接处涂抹肥皂水，确保无气泡产生，则说明实验巷道1无漏气，此时气密性满足实验要求。此外，考虑到煤矿井下各巷道允许最大风速及实际淋湿面积，斜流式风机2在压入式通风方式下将实验巷道1内的风速控制在1～5m/s之间，实验巷道1内的淋湿面积率控制在0.2～0.8之间。
一种模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验方法，采用了所述的模拟矿井通风巷道热湿蒸发的实验装置，包括如下步骤：
步骤一：启动斜流式风机2，四根水雾喷管均不执行喷水动作，使四条无纺布均处于干燥状态，此时实验巷道1内的淋湿面积率为0，然后通过斜流式风机2调节实验巷道1内的风速，使风速由低到高变化，由第一风速传感器20和第二风速传感器22测量风速数据，由第一温湿度传感器21测量实验巷道1进风口的温度和湿度数据，由第二温湿度传感器23测量实验巷道1出风口的温度和湿度数据，最后将采集到的数据进行保存；
本实施例中，风速共设定为5级，由低到高依次为1m/s、2m/s、3m/s、4m/s及5m/s，并且每一级风速下的实验巷道1进风口及出风口的温度和湿度数据都需要记录保存；
步骤二：启动可控温水容器3的调温功能，将可控温水容器3内的水温调整到设定值，然后开启第一阀门13，由第一水雾喷管8对第一无纺布4进行完全淋湿，其他三根水雾喷管均不执行喷水动作，使其他三条无纺布均处于干燥状态，此时实验巷道1内的淋湿面积率为0.2，然后按照步骤一中的风速变化规律进行风速调节，直到完成数据的采集和保存；
步骤三：利用风流将第一无纺布4进行风干，直到第一无纺布4重新恢复干燥状态，继续将可控温水容器3内的水温维持在设定值不变，然后开启第一阀门13和第二阀门15，由第一水雾喷管8对第一无纺布4进行完全淋湿，由第二水雾喷管9对第二无纺布5进行完全淋湿，其他两根水雾喷管均不执行喷水动作，使其他两条无纺布均处于干燥状态，此时实验巷道1内的淋湿面积率为0.4，然后按照步骤一中的风速变化规律进行风速调节，直到完成数据的采集和保存；
步骤四：利用风流将第一无纺布4和第二无纺布5进行风干，直到第一无纺布4和第二无纺布5重新恢复干燥状态，继续将可控温水容器3内的水温维持在设定值不变，然后开启第一阀门13、第二阀门15及第三阀门17，由第一水雾喷管8对第一无纺布4进行完全淋湿，由第二水雾喷管9对第二无纺布5进行完全淋湿，由第三水雾喷管10对第三无纺布6进行完全淋湿，第四水雾喷管11不执行喷水动作，使第四无纺布7处于干燥状态，此时实验巷道1内的淋湿面积率为0.6，然后按照步骤一中的风速变化规律进行风速调节，直到完成数据的采集和保存；
步骤五：利用风流将第一无纺布4、第二无纺布5及第三无纺布6进行风干，直到第一无纺布4、第二无纺布5及第三无纺布6重新恢复干燥状态，继续将可控温水容器3内的水温维持在设定值不变，然后开启全部四个阀门，由四根水雾喷管分别对四条无纺布进行完全淋湿，此时实验巷道1内的淋湿面积率为0.8，然后按照步骤一中的风速变化规律进行风速调节，直到完成数据的采集和保存；
步骤六：将保存的所有数据录入计算机27内，由计算机27自动生成不同淋湿面积率下实验巷道1内温度及湿度随风速的变化曲线，具体如图3～7所示。本实施例中，用于生成不同淋湿面积率下实验巷道1内温度及湿度随风速的变化曲线的软件为ORIGIN。
通过实施例中获得的曲线可以得出以下结论：
当巷道湿润时，且保持淋湿面积率恒定，随着风速的增大，温度逐渐降低，相对湿度逐渐增大，并且当风速大于3m/s时，由于水分蒸发的影响增大，风流到达出风口时的温度低于进风口的温度，而出风口和进风口的相对湿度趋于稳定。
随着巷道淋湿面积的增大，出风口温度较进风口温度降低幅度增大，进风口和出风口的相对湿度差值变大，并且在风速大于3m/s时，进风口和出风口的相对湿度差值趋于稳定，当相对湿度达到60％以上时，进风口和出风口的温度差值平均在2℃左右。
为了探究不同潮湿程度对淋湿巷道内风流温度和湿度的影响，因而引入淋湿面积率，淋湿面积率为单位长度巷道围岩淋水面积与单位长度巷道围岩总面积的比值，即：
式中，f为淋湿面积率，Sw为单位长度巷道围岩淋水面积，S为单位长度巷道围岩总面积；
由于现场的巷道围岩淋水面积各不相同，因而引入潮湿系数，即：
式中，βw为潮湿系数，Sw为单位长度巷道围岩淋水面积，U为巷道周长；
对于单位长度巷道的潮湿系数，可通过观测确定，若确定矿井复杂系统的淋湿面积率存在困难时，则引入淋湿蒸发换热调整系数；
对于淋湿巷道，综合考虑淋湿巷道的热湿交换，围岩通过淋湿围岩阻碍风流传热，此时可计算得到广义上井巷通风风流与巷道围岩的热交换流量，具体为：
q＝βf·α·(Tw-Tf)
βf＝1-βw
式中，q为热交换流量，βf为淋湿蒸发换热调整系数，α为对流换热系数，Tw为巷道围岩温度，Tf为风流温度；
由于巷道水分蒸发会直接导致风流的相对湿度增加，同时相对湿度又与水蒸发能力有关，从而决定巷道围岩与风流温度变化，又由于井下巷道潮湿程度难以量化，而相对湿度可直接测量，因此可构建相对湿度与淋湿蒸发换热调整系数的函数模型，即：
式中，βf为淋湿蒸发换热调整系数，为相对湿度，Cf为换热调整系数的影响因子；
随着风流相对湿度的增加，水蒸发能力逐渐降低，对风流和围岩热交换的影响减小，并且当湿度达到相对饱和时，围岩将直接对风流加热。
由于引入了换热调整系数于巷道风流温度分布计算模型，解决了计算热交换等复杂问题，并可通过模型准确计算风流温度，提高了仿真精度，为矿井热害的宏观评价和控制提供了分析平台。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
