CN106970110A - 一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法,测定原理为可燃物在所述石英管道的反应槽中发生燃烧反应,石英管道中的空气由空气泵供应,并由转子流量计控制其流量,可燃物燃烧过程中产生的烟流中CO2、CO及O2气体通过气体传感器测得,并记录到笔记本电脑中,使用热电偶采集火源下风侧的烟流温度,使用毕托管和单管倾斜压差计测得火源下风侧烟流速压,从而间接测定火源下风侧烟流的流速,最后根据耗氧原理计算得到可燃物燃烧过程中的热释放速率。本发明可以实现低成本、低能耗、快速、准确测定煤矿井下可燃物的燃烧特性曲线,为矿井火灾仿真计算提供科学的理论依据。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测试领域,特别是涉及一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法。
背景技术
矿井火源燃烧特性、放热量和生成气体的变化规律是矿井火灾风流动态模拟的前提,其计算方法分为三类:第一类,建立能反映矿井火灾及燃烧环境复杂多变因素影响的火源燃烧数学模型,经求解获得火源状态的参数值;第二类,对矿井火灾进行简单分类,以便于分别描述矿井火源的燃烧特性,提供放热量、烟流生成浓度等计算结果;第三类,根据实验矿井火灾试验,作出各种环境下燃烧的相应火源燃烧特性曲线,为风流动态模拟提供随时间变化的火源热量释放和燃烧气体的生成量。
总的来说,第一类以较精确的数学模型来描述不同火源的燃烧特性,但直到如今仍存在着难以解决的困难,同时在实际矿井火灾条件下,对井下环境和火源燃烧状况的粗略了解与精确建模和求解方法并不匹配,仍会造成很大的误差,所以难以在实际矿井火灾中得到应用;第二类简单分类法尽管能简化太多,但计算结果误差较大;第三类火源燃烧特性曲线是一种有发展前途的方法,在现代技术和实验水平和条件下解决此应用此方法必须在实验矿井条件下进行各种火灾试验,需要的资金较多,并且当前我国还没有用于矿井火灾实验的实验矿井,但是通过实验室实验的方式模拟矿井火源的燃烧过程同样可以得到近似的煤矿井下可燃物的燃烧特性曲线,选择火源燃烧特性曲线来对矿井火灾进行仿真计算更能真实反映火灾烟流温度和温度随时间的变化规律,是当前火灾仿真技术的主要发展趋势。
为了使矿井火灾仿真计算软件在对火灾烟流流动和温度分布进行仿真计算时更加符合煤矿现场实际情况,通过设计一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法来测得煤矿井下可燃物的燃烧特性曲线,并将得到的可燃物燃烧特性曲线应用于矿井火灾仿真计算软件中。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法。
本发明的技术方案:
一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法,包括空气泵、导气管、转子流量计、酒精块、反应槽、毕托管、热电偶、温度采集模块、石英管、橡胶塞、单管倾斜压差计、洗气瓶、干燥管、抽气泵、O2传感器、CO传感器、CO2传感器、笔记本电脑等。
所述空气泵用于为整个测试装置提供通风动力,保证管路内反应槽中的可燃物有足够的氧气参与反应。
所述导气管用于连接空气泵与转子流量计、转子流量计与石英管、石英管与洗气瓶、洗气瓶与干燥管、干燥管与抽气泵、抽气泵与传感器、传感器与室外。
所述转子流量计用于控制由空气泵送入的空气流量,其中由两个转子流量计串联保证流过的空气处于稳定状态,防止由于空气泵压力不稳导致转子流量计剧烈波动。
所述酒精块用于点燃反应槽中的可燃物。
所述反应槽用于盛装可燃物,可燃物在反应槽中发生燃烧反应。
所述毕托管和单管倾斜压差计用于测定石英管中火源下风侧的烟流速压,并通过计算的得到火源下风侧烟流流动速度。
所述热电偶用于测定火源下风侧烟流温度,并将温度信号传送到温度采集器中。
所述温度采集器用于接收来自热电偶的温度信号,并将温度信号转换为数字信号传递到笔记本电脑中。
所述石英管用于放置反应槽和提供烟流流动的通道,且石英管右侧用橡胶塞封闭,左侧敞口。
所述橡胶塞用于封堵石英管的右侧。
所述洗气瓶用于过滤待测烟流中的杂物以及降低待测烟流的温度,保证待测烟流温度在气体传感器可测范围内。
所述干燥管用于去除待测烟流中所含有的水分。
所述抽气泵用于抽取干燥管内的待测烟流,防止由于洗气瓶和干燥管的阻力过大而影响烟流的流量,保证气体传感器中有足够的待测气体。
所述O2传感器用于测定待测烟流中的氧气浓度,用于计算可燃物燃烧过程中的耗氧量及耗氧速率。
所述CO传感器用于测定待测烟流中的CO气体浓度,得到可燃物燃烧过程中产生的CO生成速率。
所述传感器用于测定待测烟流中的CO2气体浓度,得到可燃物燃烧过程中产生的CO2生成速率。
所述笔记本电脑用于采集由温度采集模块转换的数字信号及CO、O2、CO2气体的数字信号,并将数据存储与硬盘中,同时在笔记本电脑屏幕中显示各自的曲线。
采用所述的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法,包括如下步骤:
步骤1:用天平取加工好的定量煤样放入反应槽中;
步骤2:将反应槽从石英管道左侧放入,并将反应槽放置于石英管右侧;
步骤3:点燃酒精块,将酒精块放置于反应槽下部来加热煤体;
步骤4:接通空气泵和抽气泵的电源并启动空气泵和抽气泵;
步骤5:调节两个转子流量计的流量值,并保证靠近石英管道一侧的转子流量计的浮标稳定在所设置的刻度附近;
步骤6:启动笔记本中的相应程序,采集温度和气体浓度,并同时读取单管倾斜压差计的读数;
步骤7:实验完毕后整理实验数据得到可燃物燃烧过程中耗氧量变化曲线、CO生成速率变化曲线、CO2生成速率变化曲线。
步骤8:根据读取的单管倾斜压差计的读数,按照如下公式计算烟流的速度;
式中:v——火区下风侧烟流速度,m/s;
k——单管倾斜压差计倾斜系数
ρ0——单管倾斜压差计中酒精密度,g/cm3
ρ——空气密度,g/cm3;
g——重力加速度,m/s2;
h——单管倾斜压差计读数,mm。
步骤9:根据耗氧原理即下述公式计算火源的热释放速率,最后得到可燃物燃烧的热释放速率曲线。
式中A——巷道断面积,m2;
μ——巷道入风平均风速,m/s;
T——巷道入风温度,K;
T′——烟流速压测点处的温度,K;
——巷道入风氧气体积分数,%;
μ′——排烟段烟流中氧气体积分数,%;
——排烟段烟流平均速度,m/s;
E——消耗单位质量氧气所放出的热量,E=13.1MJ/kg。
进一步地,所述洗气瓶中盛装的是水;
进一步地,所述毕托管为防堵毕托管;
进一步地,所述石英管厚度为5mm,直径为30cm;
进一步地,所述转子流量计的量程为80-400m3/h;
进一步地,所述橡胶塞的内外直径分别为25cm、35cm;
进一步地,所述的O2传感器的浓度测量范围是0~22%,CO传感器的浓度测量范围0~15%,CO2浓度测量范围0~22%;
本发明的一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法是利用热源主动加热可燃物来模拟井下可燃物的燃烧过程,并根据相应传感器采集可燃物燃烧过程中产生的CO浓度、CO2浓度、O2浓度及热量释放速率。
本发明所述的一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法具有以下优点:
1、本发明所述的实验装置构造简单,成本较低,并可以重复实验;
2、本发明所述的实验装置可以测定煤矿井下包括煤炭、木材、电缆、皮带等多种可燃物燃烧过程中CO2、O2、CO及热释放速率特性曲线;
3、本发明所述的实验装置可以测定可燃物以点火源和线火源形式燃烧的特性曲线。
附图说明
附图1为本发明的一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法的原理图。
附图1中,1—空气泵;2—导气管;3—转子流量计;4—酒精块;5—反应槽;6—毕托管;7—热电偶;8—石英管;9—单管倾斜压差计;10—水;11—洗气瓶;12—干燥管;13—抽气泵;14—O2传感器;15—CO传感器;16—CO2传感器;17—笔记本电脑;18—温度采集模块;19—橡胶塞。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的一种实施方式作详细说明。
本发明的一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法,包括空气泵、导气管、转子流量计、酒精块、反应槽、毕托管、热电偶、温度采集模块、石英管、橡胶塞、单管倾斜压差计、洗气瓶、干燥管、抽气泵、O2传感器、CO传感器、CO2传感器、笔记本电脑等。
本实施方式一种改进的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法原理图,如图1所示,可燃物在石英管道的反应槽中发生燃烧反应,石英管道中的空气由空气泵供应,并由转子流量计控制其流量,可燃物燃烧过程中产生的烟流中CO2、CO及O2气体通过气体传感器测得,并记录到笔记本电脑中,使用热电偶采集火源下风侧的烟流温度,使用毕托管和单管倾斜压差计测得火源下风侧烟流速压,从而间接测定火源下风侧烟流的流速,最后根据耗氧原理计算得到可燃物燃烧过程中的热释放速率。
采用所述的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法,包括如下步骤:
步骤1:用天平取加工好的定量煤样放入反应槽中;
步骤2:将反应槽从石英管道左侧放入,并将反应槽放置于石英管右侧;
步骤3:点燃酒精块,将酒精块放置于反应槽下部来加热煤体;
步骤4:接通空气泵和抽气泵的电源并启动空气泵和抽气泵;
步骤5:调节两个转子流量计的流量值,并保证靠近石英管道一侧的转子流量计的浮标稳定在所设置的刻度附近;
步骤6:启动笔记本中的相应程序,采集温度和气体浓度,并同时读取单管倾斜压差计的读数;
步骤7:实验完毕后整理实验数据得到可燃物燃烧过程中耗氧量变化曲线、CO生成速率变化曲线、CO2生成速率变化曲线。
步骤8:根据读取的单管倾斜压差计的读数,按照如下公式计算烟流的速度;
式中:v——火区下风侧烟流速度,m/s;
k——单管倾斜压差计倾斜系数
ρ0——单管倾斜压差计中酒精密度,g/cm3
ρ——空气密度,g/cm3;
g——重力加速度,m/s2;
h——单管倾斜压差计读数,mm。
步骤9:根据耗氧原理即下述公式计算火源的热释放速率,最后得到可燃物燃烧的热释放速率曲线。
式中A——巷道断面积,m2;
μ——巷道入风平均风速,m/s;
T——巷道入风温度,K;
T′——烟流速压测点处的温度,K;
——巷道入风氧气体积分数,%;
μ′——排烟段烟流中氧气体积分数,%;
——排烟段烟流平均速度,m/s;
E——消耗单位质量氧气所放出的热量,E=13.1MJ/kg。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法,其特征在于,所述测定系统包括空气泵、导气管、转子流量计、酒精块、反应槽、毕托管、热电偶、温度采集模块、石英管、橡胶塞、单管倾斜压差计、洗气瓶、干燥管、抽气泵、O2传感器、CO传感器、CO2传感器、笔记本电脑等。
2.一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤1:用天平取加工好的定量煤样放入反应槽中;
步骤2:将反应槽从石英管道左侧放入,并将反应槽放置于石英管右侧;
步骤3:点燃酒精块,将酒精块放置于反应槽下部来加热煤体;
步骤4:接通空气泵和抽气泵的电源并启动空气泵和抽气泵;
步骤5:调节两个转子流量计的流量值,并保证靠近石英管道一侧的转子流量计的浮标稳定在所设置的刻度附近;
步骤6:启动笔记本中的相应程序,采集温度和气体浓度,并同时读取单管倾斜压差计的读数;
步骤7:实验完毕后整理实验数据得到可燃物燃烧过程中耗氧量变化曲线、CO生成速率变化曲线、CO2生成速率变化曲线。
步骤8:根据读取的单管倾斜压差计的读数,按照如下公式计算烟流的速度;
式中:v——火区下风侧烟流速度,m/s;
k——单管倾斜压差计倾斜系数
ρ0——单管倾斜压差计中酒精密度,g/cm3
ρ——空气密度,g/cm3;
g——重力加速度,m/s2;
h——单管倾斜压差计读数,mm。
步骤9:根据耗氧原理即下述公式计算火源的热释放速率,最后得到可燃物燃烧的热释放速率曲线。
式中A——巷道断面积,m2;
μ——巷道入风平均风速,m/s;
T——巷道入风温度,K;
T′——烟流速压测点处的温度,K;
——巷道入风氧气体积分数,%;
μ′——排烟段烟流中氧气体积分数,%;
——排烟段烟流平均速度,m/s;
E——消耗单位质量氧气所放出的热量,E=13.1MJ/kg。
3.一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定方法,其特征在于,所述方法的测定原理为:可燃物在所述石英管道的反应槽中发生燃烧反应,石英管道中的空气由空气泵供应,并由转子流量计控制其流量,可燃物燃烧过程中产生的烟流中CO2、CO及O2气体通过气体传感器测得,并记录到笔记本电脑中,使用热电偶采集火源下风侧的烟流温度,使用毕托管和单管倾斜压差计测得火源下风侧烟流速压,从而间接测定火源下风侧烟流的流速,最后根据耗氧原理计算得到可燃物燃烧过程中的热释放速率。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107976381A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-01 | 淮海工学院 | 一种基于粘度性质的非选择性火灾气体探测装置 |
CN108490027A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-04 | 武汉理工大学 | 基于三区耗氧法的通风受限空间热释放速率测量方法 |
CN108627538A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-10-09 | 武汉理工大学 | 全尺寸通风受限空间燃烧热释放速率测量方法 |
CN110110443A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-09 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于快速检验单根电缆水平燃烧特性的仿真方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014005535A (ja) * | 2012-05-29 | 2014-01-16 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 固体燃料の評価方法 |
CN104764769A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-08 | 天津商业大学 | 一种多路并联热释放速率测试系统及测试方法 |
CN205941424U (zh) * | 2016-05-20 | 2017-02-08 | 中国民用航空飞行学院 | 低压环境下燃烧热释放速率测试系统 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014005535A (ja) * | 2012-05-29 | 2014-01-16 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 固体燃料の評価方法 |
CN104764769A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-08 | 天津商业大学 | 一种多路并联热释放速率测试系统及测试方法 |
CN205941424U (zh) * | 2016-05-20 | 2017-02-08 | 中国民用航空飞行学院 | 低压环境下燃烧热释放速率测试系统 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘万福等: "影响热释放速率测量因素的实验研究", 《工程热物理学报》 * |
王文才等: "巷道中煤燃烧时热释放速率的研究", 《煤矿安全》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107976381A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-01 | 淮海工学院 | 一种基于粘度性质的非选择性火灾气体探测装置 |
CN108490027A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-04 | 武汉理工大学 | 基于三区耗氧法的通风受限空间热释放速率测量方法 |
CN108627538A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-10-09 | 武汉理工大学 | 全尺寸通风受限空间燃烧热释放速率测量方法 |
CN108627538B (zh) * | 2018-03-28 | 2020-01-31 | 武汉理工大学 | 全尺寸通风受限空间燃烧热释放速率测量方法 |
CN110110443A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-09 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于快速检验单根电缆水平燃烧特性的仿真方法 |
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