CN112232585A - 热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，热回收系统包括蒸发器以及冷凝器，湿热提取水输入至蒸发器，于蒸发器中传热给工作介质，工作介质吸热后，经压缩机升温升压后输入至冷凝器，于冷凝器中供热给用户端冷却水后，经膨胀机降温降压后返回至蒸发器中。本发明的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法能够迅速高效完成矿井排风热回收系统中热能利用效率的预评估以及湿热提取水水量、温度的优选。

Description

热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法

技术领域

本发明涉及热回收系统技术领域，尤其涉及热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法。

背景技术

矿井通风是为保障采矿生产安全必须采取的措施，其通风量通常可达50～300m³/s，排风温度常年保持在20℃左右，相对湿度90％左右，携带了潜力巨大的湿热能量。矿井排风湿热能量的提取、回收以及利用，逐渐成为矿井通风领域的重点关注问题。

然而，现有技术成果多侧重于矿井排风余热的提取。例如吴华新和夏万峡实践了喷淋水提取式矿井排风热回收系统，通过改造扩散塔，将塔内风速降至2.5～6.0m/s之间，为稳定提取矿井排风余热创造条件。其中，吴学慧和陈凡，采用多级横向喷淋方法，将矿井排风余热直接用于井口保温。更具体的，王海桥和崔海蛟等提出了上喷式矿井排风热回收装置，减少了喷淋水的抛损，并给出了喷淋液滴最大上升高度的计算方法。旨在提高排风湿热能量的提取效率，王彦洪和赵志民利用雾化器，使排风和湿热提取水高速对撞，强化了传质和逆向换热。此外，陈学峰和雷浩等改进了喷淋方式，增加了螺旋式结构换热器，进一步论证了用喷淋水提取矿井排风乏热的可行性。

但是，针对提取后的湿热能量如何高效利用，尚鲜见相关直接报道。矿井排风湿热提取水作为矿井排风湿热能量的载体，在蒸发器中的热质传递尚未得到充分关注，尤其是，用于矿井排风湿热能量提取后的湿热提取水，在回收系统中的利用优化计算方法尚未形成。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，迅速高效完成矿井排风热回收系统中热能利用效率的预评估以及湿热提取水水量、温度优选。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，热回收系统包括蒸发器以及冷凝器，湿热提取水输入至蒸发器，于蒸发器中传热给工作介质，工作介质吸热后，经压缩机升温升压后输入至冷凝器，于冷凝器中供热给用户端冷却水后，经膨胀机降温降压后返回至蒸发器中，包括以下步骤：

步骤1)：确立热回收系统的综合性能系数COP_s，综合性能系数COP_s为热回收系统总能耗、工作介质对冷凝器供热流率的函数，其中，热回收系统总能耗为工作介质于蒸发器中吸热流率、用户端冷却水流率、湿热提取水流率的函数；

步骤2)：确立综合性能系数COP_s随湿热提取水流率的变化速率；

步骤3)：通过综合性能系数COP_s随湿热提取水流率的变化速率，判定湿热提取水流率优化范围。

进一步地，对工作介质对冷凝器供热流率进行修正，使工作介质对冷凝器供热流率被计算为不含有非输入参数的函数；对工作介质于蒸发器中的吸热流率进行修正，使工作介质于蒸发器中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数。

进一步地，综合性能系数COP_s计算式为：

φ_uf，工作介质对冷凝器供热流率，单位kW；

热回收系统总能耗，单位kW。

进一步地，综合性能系数COP_s计算式为：

其中，

P，压缩机的压缩功率，单位kW；φ_cf，工作介质于蒸发器中的吸热流率，单位kW；w，压缩机的压缩效率，无量纲数；P_u，冷凝器水泵的功耗，单位kW；γ，水的容重，单位N/m³；H_u，冷凝器水泵扬程，单位m；m_u，用户端冷却水流率，单位kg/s；ζ_u，冷凝器水泵效率，无量纲数；P_c，蒸发器水泵的功耗，单位kW；H_c，蒸发器水泵扬程，单位m；m_c，湿热提取水流率，单位kg/s；ζ_c，蒸发器水泵效率，无量纲数。

进一步地，工作介质对冷凝器供热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式为：

工作介质于蒸发器中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式为：

η_c和η_u分别为蒸发器换热效率、冷凝器换热效率，无量纲数；W_f，工作介质的热容率，单位kW/K；W_c和W_u分别为湿热提取水和用户端冷却水的热容率，单位kW/K；T_c，0和T_u，0分别为湿热提取水和用户端冷却水的进口温度，单位K；ε为压缩机的压比，无量纲数；k为工作介质的绝热指数，无量纲数；min{}为最小值函数，指区间{}内的最小值。

进一步地，工作介质对冷凝器的供热流率被计算为不含有非输入参数的函数、工作介质于蒸发器中吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数的步骤为：

步骤1.1)：用流率、定压比热容以及温度变化之积表示工作介质对冷凝器供热流率、工作介质于蒸发器中的吸热流率，计算式为：

φ_cf＝m_fc_p，f(T₁-T₄)＝W_f(T₁-T₄) (1)

φ_uf＝m_fc_p，f(T₂-T₃)＝W_f(T₂-T₃) (2)

m_f，工作介质流率，单位kg/s；c_p，f，工作介质定压比热容，单位kJ/(kg·K)；T₄和T₁分别为工作介质在蒸发器中的进、出口温度，单位K；T₂和T₃分别为工作介质在冷凝器中的进、出口温度，单位K；

步骤1.2)：用换热效率与理论最大换热流率之积表示工作介质对冷凝器供热流率、工作介质于蒸发器中的吸热流率，计算式为：

φ_cf＝η_cφ_cf，max＝η_cmin{W_f，W_c}(T_c，0-T₄) (3)

φ_uf＝η_uφ_uf，max＝η_umin{W_f，W_u}(T₂-T_u，0) (4)

φ_cf，max和φ_uf，max分别为工作介质于蒸发器中的理论最大吸热流率、工作介质对冷凝器的理论最大供热流率，单位kW；

步骤1.3)：压缩机压比计算式：

步骤1.4)：整合步骤1.1～步骤1.3中的公式(1)、公式(2)、公式(3)、公式(4)和公式(5)，求解得到温度T₄和T₂的计算式：

步骤1.5)：将步骤1.4中所得温度T₄和T₂的计算式，分别代入到步骤1.2中计算式(3)以及计算式(4)中，得工作介质对冷凝器供热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式，工作介质于蒸发器中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式。

进一步地，在步骤2)中，依据函数变化率计算公式，得综合性能系数COP_s随湿热提取水流率m_c的变化速率

的计算式：

为综合性能系数COP_s随湿热提取水流率m_c的变化速率，单位s/kg，Δm_c为湿热提取水流率m_c的增量，单位kg/s。

进一步地，在步骤3)中，根据罗尔中值定理，判定湿热提取水流率优化范围：

设定m_c＝m_c，bou，若

则最佳的湿热提取水流率m_c，opt存在于区间[m_c，bou，m_c，bou+Δm_c]中。

进一步地，确立综合性能系数COP_s随湿热提取水与用户端冷却水流率比的变化速率，通过综合性能系数COP_s随湿热提取水与用户端冷却水流率比的变化速率，判定湿热提取水与用户端冷却水流率比的优化范围。

进一步地，设定湿热提取水与用户端冷却水的流率比f，即

令m_u＝1，则f＝m_c，得COP_s(f)＝COP_s(m_c)，即：

为综合性能系数COP_s随流率比f的变化速率，无量纲数。

本发明的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法具有如下有益效果：

1、本发明，确立热回收系统的综合性能系数COP_s，用于评价热能利用效率，综合性能系数COP_s越高，则热能利用效率越高。尤其是综合性能系数COP_s能够以数值的方式量化热能利用效率，使得热能利用效率的评价更为直观快捷。

2、本发明，综合性能系数COP_s是涵盖热回收系统中工作介质对冷凝器供热流率、工作介质于蒸发器中吸热流率、用户端冷却水流率、湿热提取水流率等多个参数的函数，对热回收系统的热能利用效率评价更为完整、全面、准确。

3、本发明，综合性能系数COP_s为工作介质对冷凝器供热流率、工作介质于蒸发器中吸热流率、用户端冷却水流率、湿热提取水流率等参数的函数，则可以通过确立综合性能系数COP_s随这些参数的变化速率，判定这些参数的优化范围或者说最优值。例如：通过综合性能系数COP_s随湿热提取水流率的变化速率，判定湿热提取水流率优化范围；通过综合性能系数COP_s随湿热提取水与用户端冷却水流率比的变化速率，判定湿热提取水与用户端冷却水流率比的优化范围；通过综合性能系数与湿热提取水进口温度关系，优选湿热提取水进口温度。

4、本发明，具有较好的实际应用，可为热回收系统中多个参数的选择、优化提供指导，尤其是对于热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化具有重大意义。计算过程简单、易操作、耗时少、实际应用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的上提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的热回收系统结构示意图；

图2为本发明实施例的热回收系统工作原理图；

图3为本发明实施例的湿热提取水流率与综合性能系数关系图。

附图标记说明：

1-蒸发器；2-冷凝器；3-湿热提取水；4-工作介质；5-压缩机；6-用户端冷却水；7-膨胀机。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法做进一步地详细的描述。

如图1-3所示：热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法：包括以下步骤：

热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，热回收系统包括蒸发器1以及冷凝器2，湿热提取水3输入至蒸发器1，于蒸发器1中传热给工作介质4，工作介质4吸热后，经压缩机5升温升压后输入至冷凝器2，于冷凝器2中供热给用户端冷却水6后，经膨胀机7降温降压后返回至蒸发器1中，包括以下步骤：

步骤1)：确立热回收系统的综合性能系数，综合性能系数为热回收系统总能耗、工作介质4对冷凝器2供热流率的函数，其中，热回收系统总能耗为工作介质4于蒸发器1中吸热流率、用户端冷却水6流率、湿热提取水3流率的函数。

具体地，综合性能系数COP_s计算式为：

φ_uf，工作介质4对冷凝器2供热流率，单位kW；

热回收系统总能耗，单位kW。

更具体地，综合性能系数COP_s计算式为：

其中，

P，压缩机5的压缩功率，单位kW；P_u，冷凝器2水泵的功耗，单位kW；P_c，蒸发器1水泵的功耗，单位kW；φ_cf，工作介质4于蒸发器1中的吸热流率，单位kW；w，压缩机5的压缩效率，无量纲数；γ，水的容重，单位N/m³；H_u，冷凝器2水泵扬程，单位m；m_u，用户端冷却水6流率，单位kg/s；ζ_u，冷凝器2水泵效率，无量纲数；H_c，蒸发器1水泵扬程，单位m；m_c，湿热提取水3流率，单位kg/s；ζ_c，蒸发器1水泵效率，无量纲数。膨胀机7对于工作介质的降温降压属于自发过程，无电功量输入，由此，不计入热回收系统总能耗中。

进一步地，对工作介质4对冷凝器2供热流率的函数进行修正，使工作介质4对冷凝器2供热流率的函数被计算为不含有非输入参数的函数；对工作介质4于蒸发器1中的吸热流率的函数进行修正，使工作介质4于蒸发器1中的吸热流率的函数被计算为不含有非输入参数的函数。

具体地，对工作介质4对冷凝器2供热流率的函数进行修正，工作介质4对冷凝器2供热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式为：

对工作介质4于蒸发器1中的吸热流率的函数进行修正，工作介质4于蒸发器1中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式为：

η_c和η_u分别为蒸发器1换热效率、冷凝器2换热效率，无量纲数；W_f，工作介质4的热容率，单位kW/K；W_c和W_u分别为湿热提取水3和用户端冷却水6的热容率，单位kW/K；T_c，0和T_u，0分别为湿热提取水3和用户端冷却水6的进口温度，单位K；ε为压缩机5的压比，无量纲数；k为工作介质4的绝热指数，无量纲数；min{}为最小值函数，指区间{}内的最小值。

进一步地，工作介质4对冷凝器2的供热流率被计算为不含有非输入参数的函数、工作介质4于蒸发器1中吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数的步骤为：

步骤1.1)：用流率、定压比热容以及温度变化之积表示工作介质4对冷凝器2供热流率、工作介质4于蒸发器1中的吸热流率，计算式为：

φ_cf＝m_fc_p，f(T₁-T₄)＝W_f(T₁-T₄) (1)

φ_uf＝m_fc_p，f(T₂-T₃)＝W_f(T₂-T₃) (2)

m_f，工作介质4流率，单位kg/s；c_p，f，工作介质4定压比热容，单位kJ/(kg·K)；T₄和T₁分别为工作介质4在蒸发器1中的进、出口温度，单位K；T₂和T₃分别为工作介质4在冷凝器2中的进、出口温度，单位K；

步骤1.2)：用换热效率与理论最大换热流率之积表示工作介质4对冷凝器2供热流率、工作介质4于蒸发器1中的吸热流率，计算式为：

φ_cf＝η_cφ_cf，max＝η_cmin{W_f，W_c}(T_c，0-T₄)； (3)

φ_uf＝η_uφ_uf，max＝η_umin{W_f，W_u}(T₂-T_u，0)； (4)

φ_cf，max和φ_uf，max分别为工作介质4于蒸发器1中的理论最大吸热流率、工作介质4对冷凝器2的理论最大供热流率，单位kW；

步骤1.3)：压缩机5压比计算式：

步骤1.4)：整合步骤1.1～步骤1.3中的公式(1)、公式(2)、公式(3)、公式(4)和公式(5)，求解得到温度T₄和T₂的计算式：

步骤1.5)：将步骤1.4中所得温度T₄和T₂的计算式，分别代入到步骤1.2中计算式(3)以及计算式(4)中，得工作介质4对冷凝器2供热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式，工作介质4于蒸发器1中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式。

需要说明的是，本发明中所述的非输入参数是指热回收系统中不能直接输入、不能直接确定、由其他参数决定的参数。针对本发明而言，是指T₁、T₂、T₃、T₄这些参数。将工作介质4对冷凝器2供热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式，是将工作介质4对冷凝器2供热流率表示为不含T₂、T₃参数的函数。指将工作介质4于蒸发器1中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式，是将工作介质4于蒸发器1中的吸热流率表示为不含T₁、T₄参数的函数。针对实际工程而言，这些可输入、可知的参数是人工可调可控可优化的，从而能够以及便于研究可输入参数与综合性能系数COP_s的关系，优化选择、控制可输入参数。

进一步地，步骤2)：确立综合性能系数随湿热提取水3流率的变化速率。具体地，设定可输入参数η_c，η_u，W_f，W_c，W_u，T_c，0，k、T_u，0，ε，w，γ，H_u，m_u，ζ_u，H_c，m_c，ζ_c等的具体值，则综合性能系数COP_s转变成只包含变量m_c的函数。依据函数变化率计算公式，得综合性能系数COP_s随湿热提取水3流率m_c的变化速率

的计算式：

为综合性能系数COP_s随湿热提取水3流率m_c的变化速率，单位s/kg，Δm_c为湿热提取水3流率m_c的增量，单位kg/s。

进一步地，步骤3)：通过综合性能系数COP_s随湿热提取水3流率的变化速率，判定湿热提取水3流率优化范围。具体地，在步骤3)中，根据罗尔中值定理，判定湿热提取水3流率优化范围：设定m_c＝m_c，bou，若

则最佳的湿热提取水3流率m_c，opt必存在于区间[m_c，bou，m_c，bou+Δm_c]中，从而得到湿热提取水3流率优化范围。

进一步地，确立综合性能系数随湿热提取水3与用户端冷却水6流率比的变化速率，通过综合性能系数随湿热提取水3与用户端冷却水6流率比的变化速率，判定湿热提取水3与用户端冷却水6流率比的优化范围。

具体地，设定湿热提取水3与用户端冷却水6的流率比f，即

令m_u＝1，则f＝m_c，得COP_s(f)＝COP_s(m_c)，即：

为综合性能系数COP_s随流率比f的变化速率，无量纲数。

实施例1：

a)设压缩机5的压比ε为3；

b)设工作介质4的绝热指数k为1.4；

c)设工作介质4的定压比热容与流率的乘积W_f为0.5kW/K；

d)设用户端冷却水6流率m_u为1kg/s；

e)设用户端冷却水6进口温度T_u，0为293K；

f)设湿热提取水3进口温度T_c，0分别为288K、293K和298K；

g)设湿热提取水3的定压比热容为4.2J/(kW·K)；

h)设用户端冷却水6的定压比热容为4.2J/(kW·K)；

i)设冷凝器2水泵扬程H_u为10m；

j)设蒸发器1水泵扬程H_c为10m；

k)设蒸发器1换热效率η_c为0.83；

l)设冷凝器2换热效率η_u为0.83；

m)设Δm_c为0.01kg/s；

n)设压缩机5的压缩效率w为1；

o)设水的容重γ为9800N/m³；

冷凝器2水泵效率ζ_u以及蒸发器1水泵效率ζ_c，由以下式计算：η＝0.0002m³-1.0693m²+13.9948m

其中，m为水流量，单位m³/h；

p)用户端冷却水6流率m_u为1kg/s，冷凝器2水泵效率ζ_u为0.3653；

q)热湿提取水3流率m_c，得蒸发器1水泵效率ζ_c。

1)将上述参数带入：综合性能系数COP_s随湿热提取水3流率m_c的变化速率

的计算式

以及综合性能系数COP_s的计算式

中；

2)可令

快速确定出最优热湿提取水流率m_c，将最优热湿提取水流率m_c带入

中，得COP_s极值，确定COP_s的基本走向；

3)综合性能系数COP_s随湿热提取水3流率m_c的变化速率

能够快速确认热湿提取水流率m_c优化范围，并能辅助综合性能系数COP_s的快速确定，即得如图3所示的湿热提取水3流率与综合性能系数关系图。

结合图3，通过分析具体实施方案，做出如下归纳：

1)在工作介质和用户端工况等不变的情况下，给定湿热提取水进水温度，装置的综合性能系数COP_s随着湿热提取水流率的增大先增大后减小，存在局部最佳的湿热提取水流率，使得综合性能系数取得极大值。

2)随着湿热提取水进水温度的升高，最佳湿热提取水流率无明显变化，而最佳综合性能系数COP_s有少量增加。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步地描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于，热回收系统包括蒸发器(1)以及冷凝器(2)，湿热提取水(3)输入至蒸发器(1)，于蒸发器(1)中传热给工作介质(4)，工作介质(4)吸热后，经压缩机(5)升温升压后输入至冷凝器(2)，于冷凝器(2)中供热给用户端冷却水(6)后，经膨胀机(7)降温降压后返回至蒸发器(1)中，包括以下步骤：

步骤1)：确立热回收系统的综合性能系数COP_s，综合性能系数COP_s为热回收系统总能耗、工作介质(4)对冷凝器(2)供热流率的函数，其中，热回收系统总能耗为工作介质(4)于蒸发器(1)中吸热流率、用户端冷却水(6)流率、湿热提取水(3)流率的函数；

步骤2)：确立综合性能系数COP_s随湿热提取水(3)流率的变化速率；

步骤3)：通过综合性能系数COP_s随湿热提取水(3)流率的变化速率，判定湿热提取水(3)流率优化范围。

2.如权利要求1所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于，对工作介质(4)对冷凝器(2)供热流率进行修正，使工作介质(4)对冷凝器(2)供热流率被计算为不含有非输入参数的函数；对工作介质(4)于蒸发器(1)中吸热流率进行修正，使工作介质(4)于蒸发器(1)中吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数。

3.如权利要求2所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于，综合性能系数COP_s计算式为：

φ_uf，工作介质(4)对冷凝器(2)供热流率，单位kW；

热回收系统总能耗，单位kW。

4.如权利要求3所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于：综合性能系数COP_s计算式为：

其中，

P，压缩机(5)的压缩功率，单位kW；φ_cf，工作介质(4)于蒸发器(1)中的吸热流率，单位kW；w，压缩机(5)的压缩效率，无量纲数；P_u，冷凝器(2)水泵的功耗，单位kW；γ，水的容重，单位N/m³；H_u，冷凝器(2)水泵扬程，单位m；m_u，用户端冷却水(6)流率，单位kg/s；ζ_u，冷凝器(2)水泵效率，无量纲数；P_c，蒸发器(1)水泵的功耗，单位kW；H_c，蒸发器(1)水泵扬程，单位m；m_c，湿热提取水(3)流率，单位kg/s；ζ_c，蒸发器(1)水泵效率，无量纲数。

5.如权利要求4所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于：工作介质(4)对冷凝器(2)供热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式为：

工作介质(4)于蒸发器(1)中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式为：

η_c和η_u分别为蒸发器(1)换热效率、冷凝器(2)换热效率，无量纲数；W_f，工作介质(4)的热容率，单位kW/K；W_c和W_u分别为湿热提取水(3)和用户端冷却水(6)的热容率，单位kW/K；T_c，0和T_u，0分别为湿热提取水(3)和用户端冷却水(6)的进口温度，单位K；ε为压缩机(5)的压比，无量纲数；k为工作介质(4)的绝热指数，无量纲数；min{}为最小值函数，指区间{}内的最小值。

6.如权利要求5所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于：工作介质(4)对冷凝器(2)的供热流率被计算为不含有非输入参数的函数、工作介质(4)于蒸发器(1)中吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数的步骤为：

步骤1.1)：用流率、定压比热容以及温度变化之积表示工作介质(4)对冷凝器(2)供热流率、工作介质(4)于蒸发器(1)中的吸热流率，计算式为：

φ_cf＝m_fc_p，f(T₁-T₄)＝W_f(T₁-T₄) (1)

φ_uf＝m_fc_p，f(T₂-T₃)＝W_f(T₂-T₃) (2)

m_f，工作介质(4)流率，单位kg/s；c_p，f，工作介质(4)定压比热容，单位kJ/(kg·K)；T₄和T₁分别为工作介质(4)在蒸发器(1)中的进、出口温度，单位K；T₂和T₃分别为工作介质(4)在冷凝器(2)中的进、出口温度，单位K；

步骤1.2)：用换热效率与理论最大换热流率之积表示工作介质(4)对冷凝器(2)供热流率、工作介质(4)于蒸发器(1)中的吸热流率，计算式为：

和

分别为工作介质(4)于蒸发器(1)中的理论最大吸热流率、工作介质(4)对冷凝器(2)的理论最大供热流率，单位kW；

步骤1.3)：压缩机(5)压比计算式：

步骤1.4)：整合步骤1.1～步骤1.3中的公式(1)、公式(2)、公式(3)、公式(4)和公式(5)，求解得到温度T₄和T₂的计算式：

步骤1.5)：将步骤1.4中所得温度T₄和T₂的计算式，分别代入到步骤1.2中计算式(3)以及计算式(4)中，得工作介质(4)对冷凝器(2)供热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式，工作介质(4)于蒸发器(1)中的吸热流率被计算为不含有非输入参数的函数表达式。

7.如权利要求6所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于，在步骤2)中，依据函数变化率计算公式，得综合性能系数COP_s随湿热提取水(3)流率m_c的变化速率

的计算式：

为综合性能系数COP_s随湿热提取水(3)流率m_c的变化速率，单位s/kg，Δm_c为湿热提取水(3)流率m_c的增量，单位kg/s。

8.如权利要求7所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于，在步骤3)中，根据罗尔中值定理，判定湿热提取水(3)流率优化范围：

设定m_c＝m_c，bou，若

则最佳的湿热提取水(3)流率m_c，opt存在于区间[m_c，bou，m_c，bou+Δm_c]中。

9.如权利要求1所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于，确立综合性能系数COP_s随湿热提取水(3)与用户端冷却水(6)流率比的变化速率，通过综合性能系数COP_s随湿热提取水(3)与用户端冷却水(6)流率比的变化速率，判定湿热提取水(3)与用户端冷却水(6)流率比的优化范围。

10.如权利要求9所述的热回收系统中矿井排风湿热提取水水量优化计算方法，其特征在于，设定湿热提取水(3)与用户端冷却水(6)的流率比为f，即

令m_u＝1，则f＝m_c，得COP_s(f)＝COP_s(m_c)，即：

为综合性能系数COP_s随流率比f的变化速率，无量纲数。

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