礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種礦井綜采工作面相似實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著開采深度的逐步增加，綜采工作面圍巖散熱及散濕愈來愈大，使得礦井內(nèi)綜采工作面的高溫高濕的問題越來越嚴(yán)重，研究礦井綜采工作面熱濕環(huán)境形成機(jī)理及控制方法十分必要，有關(guān)礦井綜采工作面的熱濕環(huán)境的研究很少，相關(guān)研究主要是針對(duì)采空區(qū)瓦斯分布。目前基本沒有對(duì)綜采工作面在通風(fēng)及降溫條件下，對(duì)工作面熱濕環(huán)境的實(shí)驗(yàn)研究及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置能較好地揭示礦井綜采工作面熱濕環(huán)境形成機(jī)理并對(duì)控制方法提出合理的建議。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，能夠模擬完成在不同通風(fēng)及降溫方式下，綜采工作面內(nèi)風(fēng)流速度、溫度、濕度及壓力的分布規(guī)律以及獲取風(fēng)流對(duì)流傳熱及傳濕的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式，為科學(xué)合理地布置通風(fēng)及降溫系統(tǒng)提供可靠的技術(shù)支持。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)驗(yàn)新型采用如下技術(shù)方案:一種礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:該實(shí)驗(yàn)裝置包括模型主體、熱源模擬裝置、濕源模擬裝置、空氣處理裝置及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);其中模型主體由模擬圍巖、貫通模擬圍巖中部的模擬掘進(jìn)工作面及模擬綜采工作面外的保溫材料組成;所述的熱源模擬裝置和濕源模擬裝置設(shè)置在模型主體內(nèi)部;模型主體入口采用變徑管連接空氣處理裝置，變徑管上設(shè)有風(fēng)閥并通過風(fēng)閥調(diào)節(jié)進(jìn)入模擬綜采工作面的風(fēng)量;空氣處理裝置能制備各種不同的溫濕度空氣;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由風(fēng)速、溫度和濕度探頭、探頭電纜及智能型多點(diǎn)環(huán)境測(cè)試儀器組成;模擬綜采工作面內(nèi)等間隔的設(shè)有環(huán)境測(cè)試點(diǎn)，由風(fēng)速、溫度和濕度探頭采集各測(cè)試點(diǎn)的參數(shù)，并通過探頭電纜將各測(cè)試點(diǎn)信號(hào)傳輸?shù)街悄苄投帱c(diǎn)環(huán)境測(cè)試儀器，加熱電纜埋于模擬圍巖內(nèi)部。
[0005]其中空調(diào)處理裝置是恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，且恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組上裝有變頻風(fēng)機(jī)。
[0006]其中環(huán)境采樣點(diǎn)沿模擬綜采工作面上下及水平方向均勻布置。
[0007]其中模型主體由若干塊模板通過螺栓聯(lián)結(jié)組裝而成，并用塑料膠條密封以防漏氣;在模型主體內(nèi)壁粘木條模擬鋼梁支護(hù)。
[0008]本實(shí)用新型是按照相似理論構(gòu)建的，可根據(jù)相似理論推測(cè)出現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際參數(shù)，指導(dǎo)礦井通風(fēng)及降溫系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]附圖標(biāo)記說明:I一模型主體;2—保溫材料;3—模擬圍巖;4一加熱電纜;5—模擬綜采工作面;6—熱源模擬裝置;7—濕源模擬裝置;8-變徑管;9一風(fēng)閥；10—空氣處理裝置；11 一風(fēng)速、溫度和濕度探頭；12—探頭電纜;13—智能型多點(diǎn)環(huán)境測(cè)試儀器。
【具體實(shí)施方式】
[0011]該實(shí)驗(yàn)裝置模型與原型幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似、傳熱相似及傳濕(質(zhì))相似，保證了原型與模型對(duì)流換熱換濕過程近似相似，模擬實(shí)驗(yàn)裝置還保證了邊界條件和初始條件與原型相同。
[0012]該實(shí)驗(yàn)裝置模型的幾何縮比比例由實(shí)際模型確定，模型中定性尺度取綜采工作面斷面積的當(dāng)量直徑;進(jìn)風(fēng)流風(fēng)速由雷諾數(shù)確定;進(jìn)風(fēng)流溫度按照原型進(jìn)行選取;流體采用空氣;熱源散熱量和濕源散濕量根據(jù)所需邊界條件進(jìn)行換算。
[0013]該實(shí)驗(yàn)裝置的各部件可拆卸可組裝，礦井綜采工作面熱濕模擬實(shí)驗(yàn)裝置具體包括由相似材料構(gòu)成的模擬圍巖3，模擬圍巖3圍成了貫通的模擬綜采工作面5，模擬圍巖3的外部設(shè)有保溫材料2，由模擬圍巖3、模擬綜采工作面5和保溫材料2構(gòu)成了模型主體I。恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組通過連接變徑管8將處理后的進(jìn)風(fēng)流送入模擬綜采工作面5，變徑管8上設(shè)置風(fēng)閥9，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入模擬綜采工作面5的風(fēng)量。模擬綜采工作面5內(nèi)等間隔的設(shè)有環(huán)境測(cè)試點(diǎn)，由風(fēng)速、溫度和濕度探頭11采集各測(cè)試點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)，并通過探頭電纜12將各測(cè)試點(diǎn)信號(hào)傳輸?shù)街悄苄投帱c(diǎn)環(huán)境測(cè)試儀器13。
[0014]模型主體I由若干塊模板通過螺栓聯(lián)結(jié)組裝而成，并用塑料膠條密封以防漏氣;其中，利用相似材料構(gòu)成模擬圍巖，相似材料的選用依據(jù)是與實(shí)際圍巖導(dǎo)熱系數(shù)、放熱系數(shù)、比熱容以及含水率相近的材料，考慮到模擬圍巖的各向異性特征，導(dǎo)熱系數(shù)取平均值;加熱電纜埋于模擬圍巖3內(nèi)部，通過導(dǎo)熱將熱量傳到模擬圍巖3壁面，最后通過與風(fēng)流的強(qiáng)制對(duì)流換熱，傳到風(fēng)流中，加熱電纜4的加熱量由所需模擬圍巖3的壁溫確定;相似材料選用多孔含水材料，含水率的確定依據(jù)以實(shí)際圍巖相近，用于模擬圍巖散濕，利用這種含水的相似材料模擬含水的圍巖的散濕;在模型主體內(nèi)壁粘木條模擬鋼梁支護(hù)。模擬圍巖3的外面用泡沫塑料保溫材料2進(jìn)行外保溫，模擬圍護(hù)無限大邊界條件。
[0015]采用電加熱裝置模擬除圍巖以外的其它熱源，且熱源位置可移動(dòng)，以便模擬不同位置的機(jī)械設(shè)備的熱源。
[0016]采用電極式電加濕器模擬除圍巖以外的其它濕源，并接蒸氣軟管，通過調(diào)節(jié)蒸汽軟管的位置來模擬濕源的不同位置。
[0017]采用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組作為空氣處理裝置，可實(shí)現(xiàn)多種風(fēng)流參數(shù)模擬。
[0018]采用6242/6243智能型多點(diǎn)環(huán)境測(cè)試儀器13同時(shí)檢測(cè)各環(huán)境測(cè)試點(diǎn)的風(fēng)速、風(fēng)溫、濕度和風(fēng)壓，風(fēng)溫的分辨率為0.TC，濕度的分辨率為0.01%。模型主體的進(jìn)出口以及模型主體內(nèi)等間隔的設(shè)有若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)；采用Watchdog系統(tǒng)來測(cè)量相似材料的含水率，含水率的確定以實(shí)際圍巖中的含水率為依據(jù)。
[0019]本實(shí)用新型中礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)過程如下:
[0020]1.根據(jù)實(shí)際要模擬礦井的綜采工作面，計(jì)算相似模擬綜采工作面和實(shí)際模擬工作面的幾何比例、速度比例、風(fēng)流比例、溫度比例、圍巖散熱量比例，圍巖散濕量的比例、其它熱源散熱量比例以及其它濕源散濕量的比例，確定模擬實(shí)驗(yàn)所需的幾何尺寸、送風(fēng)參數(shù)(風(fēng)量、速度及溫濕度)、模擬圍巖散熱熱量、模擬圍巖散濕濕量、其它熱源散熱熱量以及其它濕源散濕濕量。
[0021]2.對(duì)模擬圍巖表面溫度及濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證其被均勻加熱加濕到實(shí)驗(yàn)所需溫度和含水量。
[0022]3.調(diào)節(jié)模擬綜采工作面內(nèi)的模擬熱源的加熱量和模擬濕源的加濕量。
[0023]4.開啟并調(diào)節(jié)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組的出口風(fēng)流參數(shù)達(dá)到所需風(fēng)流入口溫度及濕度。
[0024]5.將模擬主體連接到恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，調(diào)節(jié)風(fēng)閥，達(dá)到要求風(fēng)量。
[0025]6.使用安裝在模擬綜采工作面不同位置的探頭采集風(fēng)流信息，確定不同通風(fēng)及降溫條件下綜采工作面的速度、壓力、溫度及濕度，確定不同通風(fēng)及降溫條件下綜采工作面的風(fēng)流參數(shù)分布規(guī)律。
[0026]7.通過統(tǒng)計(jì)方法將實(shí)驗(yàn)得到的不同通風(fēng)及降溫條件下綜采工作面的速度、溫度及濕度進(jìn)行回歸計(jì)算，獲取風(fēng)流對(duì)流傳熱及傳濕的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式。
[0027]整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程為不同通風(fēng)及降溫方式下，科學(xué)合理地選擇綜采工作面的通風(fēng)和降溫系統(tǒng)提供可靠的技術(shù)支持。
[0028]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:該實(shí)驗(yàn)裝置包括模型主體(1)、熱源模擬裝置(6)、濕源模擬裝置(7)、空氣處理裝置(10)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);其中模型主體(I)由模擬圍巖(3)、貫通模擬圍巖中部的模擬綜采工作面(5)及模擬掘進(jìn)工作面外的保溫材料(2)組成；熱源模擬裝置(6)和濕源模擬裝置(7)設(shè)置在模型主體(I)內(nèi)部;模型主體(I)入口采用變徑管(8)連接空氣處理裝置(10)，變徑管(8)上設(shè)有風(fēng)閥(9)并通過風(fēng)閥(9)調(diào)節(jié)進(jìn)入模擬綜采工作面(5)的風(fēng)量；空氣處理裝置(10)能制備各種不同的溫濕度空氣;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由風(fēng)速、溫度和濕度探頭(11)、探頭電纜(12)及智能型多點(diǎn)環(huán)境測(cè)試儀器(13)組成;模擬綜采工作面(5)內(nèi)等間隔的設(shè)有環(huán)境測(cè)試點(diǎn)，由風(fēng)速、溫度和濕度探頭(11)采集各測(cè)試點(diǎn)的參數(shù)，并通過探頭電纜(12)將各測(cè)試點(diǎn)信號(hào)傳輸?shù)街悄苄投帱c(diǎn)環(huán)境測(cè)試儀器(13)，加熱電纜(4)埋于模擬圍巖(3)內(nèi)部。2.按照權(quán)利要求1所述的礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:空調(diào)處理裝置(10)是恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，且恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組上裝有變頻風(fēng)機(jī)。3.按照權(quán)利要求1所述的礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:環(huán)境采樣點(diǎn)沿模擬綜采工作面(5)上下及水平方向均勻布置。4.按照權(quán)利要求1所述的礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:模型主體(I)由若干塊模板通過螺栓聯(lián)結(jié)組裝而成，并用塑料膠條密封以防漏氣;在模型主體(I)內(nèi)壁粘木條模擬鋼梁支護(hù)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種礦井綜采工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置包括模型主體、熱源模擬裝置、濕源模擬裝置、空氣處理裝置及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。熱源及濕源模擬裝置設(shè)置在模型主體內(nèi)部，模擬主體入口通過變徑管連接空氣處理設(shè)備，模型主體內(nèi)等間隔的設(shè)有環(huán)境測(cè)試點(diǎn)，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集各環(huán)境測(cè)試點(diǎn)的風(fēng)速、溫度及濕度。通過測(cè)定模擬綜采工作面內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，可完成在不同通風(fēng)及降溫方式下，綜采工作面內(nèi)風(fēng)流速度、溫度及濕度的分布規(guī)律以及獲取風(fēng)流對(duì)流傳熱及傳濕的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式，為科學(xué)合理地布置綜采工作面的通風(fēng)及降溫系統(tǒng)提供可靠的技術(shù)支持。
【IPC分類】G01N33/24
【公開號(hào)】CN205333621
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521105837
【發(fā)明人】陳柳, 薛韓玲, 紀(jì)海維, 王玉嬌
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2015年12月28日