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本站 2017-09-13
隨著礦井開采深度的不斷增加和采掘機械化程度的不斷提高地溫逐漸上升，礦井高溫熱害問題日趨嚴重，危及井下作業人員的身心健康和勞動安全。目前有效解決高溫熱害問題的措施是對礦工采用個體防護--降溫服，通過服裝上的降溫設施使人體與周圍的高溫環境相隔離，達到人體熱舒適的目的。對降溫服的開發主要集中于液冷式和相變式。煤礦井下氣源豐富，根據渦流管制冷的特點，利用煤礦井下壓縮空氣作為渦流管降溫的動力，安全可靠，降溫效果好，因此渦流管式降溫服在井下發展前景廣闊。
渦流管主要由噴嘴、渦流室、冷端管、熱端管、熱端調節閥及壓縮氣體組成，如圖1所示。
渦流管是一種具有迅速制冷能力的裝置，高壓流體進入渦流管后，被渦流管中的噴嘴減壓增速，然后在渦流室中高速旋轉，在熱端管中分為溫度不同的兩個部分氣流，即中心部分為低溫氣流，外緣部分為熱溫氣流。高溫流體經過熱端調節閥的邊緣部分流出，低溫流體碰撞熱端調節閥中心部位后返流從渦流室冷孔板中心孔處流出。調節冷熱流比例，可以得到最佳制冷效應。
圖2中P0為環境大氣壓、P1為噴嘴出口壓力、P2為空壓機出口壓力，△T1為實際溫降，△T2為理論最大溫降。a-b-c-d-a包圍的面積為渦流管的理想制冷量；a-b-c'-d'-a面積為渦流管的實際制冷量。礦井空氣進入空氣壓縮機等溫壓縮后經渦流管噴嘴的節流過程b-c進入渦流管絕熱膨脹，最終排出冷熱端管。圖中c'-d'為實際渦流室中氣體膨脹降溫過程，減小的一部分焓值轉化為氣體的推動功，故其制冷效率總是比理想節流的等焓過程高。從圖可發現理想及實際渦流管的制冷量總比單一運用節流效應制冷的制冷效率高。
目前我國煤炭礦井熱害日益突出，渦流管制冷系統配合井下的氣動風機能很好的解決井下高溫熱害對礦工的影響。利用渦流管技術和經過過濾的壓縮空氣制作的人體空調衣，讓工作在高溫高濕環境中的礦井工人能夠舒適的工作。人體空調衣是在冷卻背心中通入均勻分布的冷氣，通過背心內的小孔輸入到礦井工人的背部及胸部，使礦井工人的上身處于舒適的溫度。使工作人員在極熱的環境下，仍然能維持較高工作效率，增強工作的安全性。