發(fā)布時(shí)間：2020-10-26 12:55

　　 為研究松散煤體內(nèi)高溫區(qū)域自吸氧過程的溫度分布規(guī)律,分析氧氣輸運(yùn)類型及影響因素,在此基礎(chǔ)上研制高溫松散煤體自吸氧試驗(yàn)裝置,并利用該裝置測(cè)試不同溫度熱源作用下的不同粒徑松散煤體溫度。發(fā)現(xiàn)松散煤體高溫區(qū)自吸氧過程中氧氣運(yùn)輸有宏觀氣流攜帶效應(yīng)及氧組分濃度差引起的分子擴(kuò)散效應(yīng)2種類型;熱源溫度及孔隙率是影響松散煤體高溫區(qū)自吸氧的主要因素。研究結(jié)果表明,該裝置能用于研究不同溫度熱源作用下不同粒徑松散煤體內(nèi)溫度分布;熱源溫度一定時(shí),松散煤體內(nèi)同一測(cè)點(diǎn)的溫度值隨煤體粒徑的增大而升高;熱源對(duì)其上方松散煤體內(nèi)溫度的影響明顯大于對(duì)下方的煤體,熱對(duì)流效應(yīng)對(duì)松散煤體內(nèi)熱量傳遞過程有很大影響。
【部分圖文】：

是影響松散煤體內(nèi)部氧氣擴(kuò)散的主要因素。以此為依據(jù)研發(fā)高溫松散煤體自吸氧試驗(yàn)裝置，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。2試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)2．1主體結(jié)構(gòu)為研究熱源及煤體孔隙率對(duì)松散煤體內(nèi)溫度分布的影響，設(shè)計(jì)了松散煤體自吸氧試驗(yàn)裝置，如圖1所示。裝置主要包括:裝置主體管路、溫度檢測(cè)系統(tǒng)、加熱及控溫系統(tǒng)。其中，主體管路主要有松散煤體填充區(qū)域，熱源區(qū)域;熱源由電加熱元件提供，溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用Pt100溫度傳感器，在裝置松散煤體填充區(qū)設(shè)3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(圖2中T1，T3，T5)，裝置熱源處布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(T0)。加熱及溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由加熱帶和溫度控制器組成，溫度控制器控制熱源內(nèi)部氣體溫度并維持熱源區(qū)域恒溫狀態(tài)。圖1高溫松散煤體自吸氧試驗(yàn)裝置實(shí)物Fig．1Experimentaldeviceofhightemperatureloosecoalforstudyingoxygenabsorption圖2試驗(yàn)裝置剖面Fig．2Profileviewofexperimentaldevice2．2加熱與保溫部分選用電加熱方式對(duì)直徑100mm、長(zhǎng)度500mm的不銹鋼圓管進(jìn)行加熱，最高加熱溫度200℃。加熱元件選擇玻璃纖維加熱帶，加熱帶寬度30mm，長(zhǎng)度6cm;輔助保溫層選用玻璃纖維布與鋁箔纖維帶。2．3溫度控制部分裝置中所選用的溫度控制器為比例積分微分(proportionintegrationdifferentiation，PID)類型，該控制器具有測(cè)量值(presentvalue)PV、設(shè)定值(setval-ue)SV等2個(gè)數(shù)據(jù)顯示窗口及相應(yīng)設(shè)置按鈕，測(cè)溫范圍為0～300℃，測(cè)溫精度為±1%F．S．，工作電壓為AC(220±22)V(50Hz)。PID調(diào)控性能參數(shù)對(duì)于受控特征指標(biāo)的靈敏閾不高，但可保證參數(shù)調(diào)節(jié)的有效性。2．4溫度檢測(cè)部分為滿足試驗(yàn)裝置的高精度需求，溫度傳感器類型要與溫度控制器相匹配。試驗(yàn)裝置熱源溫度控制端選擇穩(wěn)定性較好的K型熱電偶與PID型溫度控制器聯(lián)合監(jiān)測(cè)。松散煤體內(nèi)溫度?

是影響松散煤體內(nèi)部氧氣擴(kuò)散的主要因素。以此為依據(jù)研發(fā)高溫松散煤體自吸氧試驗(yàn)裝置，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。2試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)2．1主體結(jié)構(gòu)為研究熱源及煤體孔隙率對(duì)松散煤體內(nèi)溫度分布的影響，設(shè)計(jì)了松散煤體自吸氧試驗(yàn)裝置，如圖1所示。裝置主要包括:裝置主體管路、溫度檢測(cè)系統(tǒng)、加熱及控溫系統(tǒng)。其中，主體管路主要有松散煤體填充區(qū)域，熱源區(qū)域;熱源由電加熱元件提供，溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用Pt100溫度傳感器，在裝置松散煤體填充區(qū)設(shè)3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(圖2中T1，T3，T5)，裝置熱源處布置1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(T0)。加熱及溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由加熱帶和溫度控制器組成，溫度控制器控制熱源內(nèi)部氣體溫度并維持熱源區(qū)域恒溫狀態(tài)。圖1高溫松散煤體自吸氧試驗(yàn)裝置實(shí)物Fig．1Experimentaldeviceofhightemperatureloosecoalforstudyingoxygenabsorption圖2試驗(yàn)裝置剖面Fig．2Profileviewofexperimentaldevice2．2加熱與保溫部分選用電加熱方式對(duì)直徑100mm、長(zhǎng)度500mm的不銹鋼圓管進(jìn)行加熱，最高加熱溫度200℃。加熱元件選擇玻璃纖維加熱帶，加熱帶寬度30mm，長(zhǎng)度6cm;輔助保溫層選用玻璃纖維布與鋁箔纖維帶。2．3溫度控制部分裝置中所選用的溫度控制器為比例積分微分(proportionintegrationdifferentiation，PID)類型，該控制器具有測(cè)量值(presentvalue)PV、設(shè)定值(setval-ue)SV等2個(gè)數(shù)據(jù)顯示窗口及相應(yīng)設(shè)置按鈕，測(cè)溫范圍為0～300℃，測(cè)溫精度為±1%F．S．，工作電壓為AC(220±22)V(50Hz)。PID調(diào)控性能參數(shù)對(duì)于受控特征指標(biāo)的靈敏閾不高，但可保證參數(shù)調(diào)節(jié)的有效性。2．4溫度檢測(cè)部分為滿足試驗(yàn)裝置的高精度需求，溫度傳感器類型要與溫度控制器相匹配。試驗(yàn)裝置熱源溫度控制端選擇穩(wěn)定性較好的K型熱電偶與PID型溫度控制器聯(lián)合監(jiān)測(cè)。松散煤體內(nèi)溫度?

表1孔隙率測(cè)試結(jié)果Table1Testresultsofporosity編號(hào)煤樣粒徑/mm質(zhì)量/g體積/cm3容重/×10－3(N·cm－3)孔隙率1號(hào)1～3500.00777.150.6430.5402號(hào)3～5500.00781.080.6400.5433號(hào)5～7500.00796.780.6280.5524號(hào)7～10500.00800.700.6240.5545號(hào)10～15500.00806.150.6200.5573．2試驗(yàn)結(jié)果分析3．2．1熱源對(duì)上部松散煤體的影響當(dāng)不同溫度熱源端位于松散煤體下部時(shí)，不同粒徑松散煤體內(nèi)各測(cè)點(diǎn)溫度分布如圖3所示。圖3不同溫度熱源下各測(cè)點(diǎn)溫度(位于松散煤體下端)Fig．3Temperaturevsmeasuringpointunderdifferenttemperatureofheatsource(undertheloosecoal)圖3表明:隨熱源溫度的升高，松散煤體內(nèi)各測(cè)點(diǎn)溫度值增大，但距離熱源較近的1號(hào)區(qū)域測(cè)點(diǎn)受到的影響最明顯;當(dāng)熱源溫度一定時(shí)，隨著距熱源距離的增大，松散煤體的溫度迅速降低。若忽略熱輻射的影響，高溫?zé)嵩吹臒崃恐饕ㄟ^熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流向松散煤體傳遞。由于熱傳導(dǎo)過程中能量會(huì)逐漸衰減，因此隨著孔隙率的增大，傳熱效率逐漸減弱;當(dāng)熱源溫度一定時(shí)，隨煤體孔隙率的增加，松散煤體內(nèi)同一測(cè)點(diǎn)的溫度整體升高。由于隨著孔隙率的增大，熱源與煤體間的對(duì)流換熱效應(yīng)增強(qiáng)，傳熱效率提高。當(dāng)熱源溫度較高時(shí)，不同煤樣內(nèi)溫度分布的差異非常明顯，這種差異隨著熱源溫度的降低及煤樣孔隙的減小而逐漸縮小，可能是由于熱源與煤體間的熱對(duì)流效應(yīng)減弱所致。5號(hào)煤樣的試驗(yàn)結(jié)果沒有遵循1—4號(hào)煤樣溫度分布曲線的趨勢(shì)，而是基本位于2號(hào)煤樣與3號(hào)煤樣溫度曲線之間�？赡苡捎�5號(hào)煤樣的粒徑均勻度不夠高，同時(shí)5號(hào)煤樣粒徑與試驗(yàn)管路的直徑比過大，孔隙分布不均勻，因而不利于氣體流動(dòng)，而裝置尺寸較小，邊界效應(yīng)對(duì)孔隙率的影響增大。但隨著熱源溫度的降低，各測(cè)點(diǎn)溫度值逐漸降低，由?
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 桂來保,羅海珠,梁運(yùn)濤;松散煤體氧自由擴(kuò)散特性的定量分析[J];安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年01期

2 鄧軍,徐精彩,李莉;松散煤體中氧氣擴(kuò)散系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年02期

3 王海燕;李凱;高鵬;;氧濃度對(duì)煤絕熱氧化過程特征的影響[J];中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào);2013年06期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 辛海會(huì);王德明;仲曉星;許濤;李文國(guó);;褐煤顆粒表面官能團(tuán)的分布特征[J];光譜實(shí)驗(yàn)室;2012年02期

2 胡素明;胥珍珍;任維娜;王釩潦;吳克柳;;對(duì)煤儲(chǔ)層基質(zhì)解吸氣擴(kuò)散理論的再探討[J];斷塊油氣田;2012年06期

3 樊石磊;呂鑑;席北斗;霍守亮;許其功;;垃圾填埋場(chǎng)填埋氣產(chǎn)生與遷移計(jì)算機(jī)模擬[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2008年08期

4 王蘭云;徐永亮;姬宇鵬;;傳熱傳質(zhì)耦合影響松散煤體低溫氧化的理論分析[J];煤礦安全;2012年06期

5 石軍太;李相方;徐兵祥;杜�，�;李彥尊;溫聲明;張冬玲;;煤層氣解吸擴(kuò)散滲流模型研究進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2013年12期

6 劉星魁;楊書召;;煤堆自燃升溫規(guī)律與漏風(fēng)特征的數(shù)值模擬[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年05期

7 朱紅青;劉鵬飛;劉星魁;姚美群;;采空區(qū)注氮過程中自燃帶范圍與溫度變化的數(shù)值模擬[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

8 孟獻(xiàn)梁;劉亞菲;褚睿智;方強(qiáng);張中彩;;氧氣擴(kuò)散傳質(zhì)對(duì)褐煤低溫氧化反應(yīng)影響的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國(guó)煤炭;2013年03期

9 郝朝瑜;王鑫陽;趙慶彪;王繼仁;;低變質(zhì)程度煤自燃特性的改進(jìn)著火活化能方法研究[J];中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào);2013年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 李崇山;煤巷自燃非線性流固熱耦合研究[D];山東科技大學(xué);2004年

2 李宗翔;高瓦斯易自燃采空區(qū)瓦斯與自燃耦合研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2007年

3 楊永良;煤最短自然發(fā)火期測(cè)試及煤堆自燃防治技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2009年

4 劉星魁;沿空側(cè)碎裂煤柱耗氧升溫的特征研究及應(yīng)用[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

5 許延輝;煤自燃特性宏觀表征參數(shù)及測(cè)試方法研究[D];西安科技大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 李科;間歇式煤氣化技術(shù)的數(shù)值研究[D];鄭州大學(xué);2011年

2 何敏;煤自燃初期氧化反應(yīng)特性的研究[D];西安科技大學(xué);2008年

3 林棉金;煤樣分階段氧化特性研究[D];河南理工大學(xué);2009年

4 孫益彬;好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)中氣體注入、產(chǎn)生及運(yùn)移的擬穩(wěn)態(tài)模擬研究[D];北京化工大學(xué);2012年

5 周季夫;基于快速氧化實(shí)驗(yàn)的巷道周邊煤體自燃數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2013年

6 衣剛;大興礦N_2-706工作面采空區(qū)瓦斯與自燃災(zāi)害耦合研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2013年

7 張雅榮;煤自燃溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[D];西安科技大學(xué);2014年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 羅海珠,錢國(guó)胤;煤吸附流態(tài)氧的動(dòng)力學(xué)特性及其在煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法中的應(yīng)用[J];煤礦安全;1990年06期

2 陸偉,王德明,周福寶,戴廣龍,李增華;絕熱氧化法研究煤的自燃特性[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期

3 陸偉;王德明;仲曉星;周福寶;;基于活化能的煤自燃傾向性研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

4 朱紅青;王海燕;徐紀(jì)元;朱安愚;;淺埋無煙煤發(fā)火原因分析[J];中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉洪智;;人行車重載全速脫鉤試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];山東煤炭科技;2006年02期

2 趙伏軍,李夕兵,馮濤,鄧先明;新型多功能巖石破碎試驗(yàn)裝置[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年04期

3 付靜;四川建成100t/a PPS工業(yè)試驗(yàn)裝置[J];齊魯石油化工;2001年03期

4 劉君杰;周為民;王開華;雷澤勇;;強(qiáng)化疏干試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)及疏水試驗(yàn)[J];鈾礦冶;2013年04期

5 ;年產(chǎn)500噸天然氣稀乙炔水合制丙酮工業(yè)試驗(yàn)裝置已建成[J];天然氣化工(C1化學(xué)與化工);1978年01期

6 王維昂;DPA粉塵逸散試驗(yàn)裝置[J];紡織器材;1995年05期

7 閆立平,聶聰;MDZD-A型多功能試驗(yàn)裝置的研制及應(yīng)用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2002年01期

8 付路長(zhǎng);郭力謙;張志華;周宏斌;張?zhí)?周娜;薛濤;顧紅英;;偏磨試驗(yàn)裝置研制與應(yīng)用[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2009年01期

9 宋曉華;腈綸試驗(yàn)裝置的前景分析[J];科技與管理;2000年03期

10 韓斌;徐懷明;;耐硫評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)升級(jí)改造[J];齊魯石油化工;2012年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 李明磊;超硬涂層材料滾動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置研制與試驗(yàn)[D];燕山大學(xué);2004年

2 閔崎;基于體硅工藝的MEMS疲勞試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)、分析與制備[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 刁云宇;小型高速軸承試驗(yàn)裝置的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

4 董權(quán);鋼索試驗(yàn)裝置改進(jìn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

5 王艷亮;鏈傳動(dòng)熱疲勞試驗(yàn)裝置研究及試驗(yàn)[D];大連交通大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2857026