【摘 要】
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我国每年发生的煤矿火灾事故90%以上与煤自燃有关。煤自燃对生产及环境造成严重危害,因此亟需对煤自燃进行预防整治。松散煤体的热湿迁移规律作为研究煤自燃的重要理论依据,对其进行研究能有效降低煤自燃产生的几率,具有极大的研究价值。由于实测煤自燃状态下的相关参数成本较高,难度较大,现有的松散煤体热湿迁移规律的测试装置及测试方法存在一定的不足,即无法在实际环境中进行煤自燃相关参数的研究,因此基于温湿度发生技
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我国每年发生的煤矿火灾事故90%以上与煤自燃有关。煤自燃对生产及环境造成严重危害,因此亟需对煤自燃进行预防整治。松散煤体的热湿迁移规律作为研究煤自燃的重要理论依据,对其进行研究能有效降低煤自燃产生的几率,具有极大的研究价值。由于实测煤自燃状态下的相关参数成本较高,难度较大,现有的松散煤体热湿迁移规律的测试装置及测试方法存在一定的不足,即无法在实际环境中进行煤自燃相关参数的研究,因此基于温湿度发生技术及热源模拟方法进行半实物仿真,以实现准确获取煤自燃环境下的相关参数。在调研国内外现有的研究成果的基础上,结合系统的功能需求,制定系统组成部件的设计方案。对各部件进行理论分析并进行细节设计,通过模拟分析和实验研究对所设计装置性能进行研究验证其性能。通过理论分析及设备选型等手段对该系统中空气加热装置、空气加湿装置、测试系统及球热源模拟装置进行理论、结构及性能验证的研究。通过改变进口温度、流速对空气加热装置进行仿真分析,发现在300k加热温度下,出口速度比进口速度高2m/s,随着加热温度增加差值增加;对不同工况下的空气加湿装置进行喷雾及空气进气的耦合仿真,确定进气温度、速度及喷嘴的速度对加湿效果的影响。发现空气加热装置及空气加湿装置的效果符合实验需求。对测试系统进行软硬件设计,该系统实时的以±0.1%精度对煤体内部温湿度变化进行监测。该系统可模拟煤自燃环境,包括内部热量的产生及热湿空气的流动,且易于控制、采集精度高、响应灵敏。分别对空气加热装置及空气加湿装置的效果进行仿真计算,空气加热装置的验证实验通过制作好的松散煤体渗流传热实验系统完成,并将实验结果与仿真结果进行对比,发现仿真及实验结果相对误差最高为1.78%,最低仅为0.03%。利用该系统进行松散煤体的热迁移及水分迁移实验,发现在稳定情况下中间温度最高达到70℃,最外层最高仅为28℃;湿度第5层最高为85%,中间层最低为56%,最终实验结果符合一般规律。图[51]表[9]参[91]
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