CN111896214A - 一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统及测量方法 - Google Patents

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王卓龑
范超男
葛少成
夏远翔
刘祥
毛彦军
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Abstract

本发明涉及一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统及测量方法,包括风机和风洞框架;在框架内风机的正前方设用于调节气流方向的均流板,在均流板后设置增大湍流强度的粗糙元,在粗糙元后设置风速传感器与框架外的风速显示器相连接,风速显示器连接计算机,风速传感器后紧挨着设置盛放粉尘样品的刚性托盘,在托盘下固定质量传感器,传感器连接计算机。在托盘上方设置滑竿、在滑竿上设可滑动的固定夹,固定夹固定高速摄像机,在装置的最末端设置喷头,喷头通过导管连接水泵与水箱。本发明能够用于测定多因素耦合作用下不同煤堆的起尘量,为研发经济适用、合理高效的露天煤堆粉尘综合治理技术提供支撑。

Description

一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统及测量方法
技术领域
本发明涉及大气颗粒物控制技术领域,更具体地说,涉及一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统及测量方法。
背景技术
露天煤堆的风蚀扬尘对人类生活和身体健康有着严重的影响和危害,粉尘起尘量和扬尘模式的模拟实验为防治这类颗粒物污染提供参考依据。粉尘量的测量在实际现场中是无法进行测量。
国内外许多学者对煤堆起尘量开展了大量的研究,提出了许多研究方法,目前采用比较普遍的是数值模拟方法估算和模拟煤堆起尘量和扬尘模式,但该方法忽略了煤堆堆积角和含水率对起尘量的影响,同时,也无法模拟多因素耦合作用下不同煤堆的起尘量。
发明内容
针对现有采集方法的不足,提出一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统及测量方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种煤矿转载点诱导气流及粉尘测定模拟实验系统,包括:
风机及其控制装置、风洞框架;
其中,风洞框架呈中空立方体状结构,风机设置于风洞框架一端,风洞框架底部依次设置粗糙元、风速传感器和质量传感器,质量传感器穿过风洞框架底部底板,位于风洞框架内部的部分顶部放置用于盛放粉尘样品的刚性托盘;风洞框架顶部设置高速摄像机,在风洞框架内部顶端设置喷头,喷头位于刚性托盘后侧,喷头通过导管连接水泵,水泵通过导管连接至水箱。
其中,风机的控制装置包括风速控制器、温度控制器和湿度控制器;三者均连接至一计算机,以通过计算机调节风速控制器、温度控制器和湿度控制器,实现对风机的风速及温湿度的调节。
其中,在风洞框架内、风机和粗糙元之间设置一均流板,均流板的形状与风洞框架内部截面形状相同,并填充于风洞框架内的径向截面内。
其中,在风洞框架内顶部固定设置用于高速摄像机水平滑动的滑动机构,所述滑动机构包括滑竿和固定夹,固定夹和滑竿滑动连接,固定夹用于夹持高速摄像机。
其中,风速传感器连接至一风速显示器,以显示风速传感器实时采集的风速信息;风速显示器同时连接至计算机。
其中,质量传感器嵌入风洞框架底部,且二者连接的位置通过胶皮条进行密封。
本发明提供一种露天煤堆起尘量测试相似实验测量方法,利用如前述技术方案所述的露天煤堆起尘量测试相似实验系统进行测量,其特征在于,包括:
步骤1,事先确定实验所要求的实验环境,调节风速控制器、温度控制器、湿度控制器和均流板,根据风速传感器来确定何种控制条件下达到预想的实验环境并记录;
步骤2,将所要测量的粉尘样品放置在刚性托盘上;
步骤3,将粉尘堆放成预定的粉尘堆放形状,记录质量传感器上的示数m1;
步骤4,开启风机进行实验测量,实验时间应在30min以上;
实验结束后,记录质量传感器上的数据m2,实验前后的质量差值为实验测得起尘量,即
Q=(m1- m2)/(t*s)
式中:Q为起尘量;m1实验前尘堆质量;m2实验后尘堆质量; t实验时间;s为粉尘试验样品表面面积;
步骤5,实验时存在人为因素或不确定因素影响实验测量结果,实验重复3-5次;
步骤6,根据在计算机上的质量随时间变化曲线,研究曲线的变化规律,实验结果与变化规律相结合共同得出粉尘起尘量的大小;
步骤7,通过滑竿、固定夹和高清摄像机记录进行录像全方位录像,通过录像回看观察粉尘料堆粉尘颗粒的飞扬及脱离情况。
区别于现有技术,本发明提供了一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统及测量方法,包括风机和风洞框架,风机连接风速控制器、温度控制器、湿度控制器,并且风速控制器、温度控制器、湿度控制器连接计算机。在框架内风机的正前方设用于调节气流方向的均流板,在均流板后设置增大湍流强度的粗糙元,在粗糙元后设置风速传感器与框架外的风速显示器相连接,风速显示器连接计算机,风速传感器后紧挨着设置盛放粉尘样品的刚性托盘,在托盘下固定质量传感器,传感器连接计算机。在托盘上方设置滑竿、在滑竿上设可滑动的固定夹,固定夹固定高速摄像机,在装置的最末端设置喷头,喷头通过导管连接水泵与水箱。本发明能够用于测定多因素耦合作用下不同煤堆的起尘量,为研发经济适用、合理高效的露天煤堆粉尘综合治理技术提供支撑。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明提供的一种一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参阅图1,本发明提供了一种一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统,包括:风机1及其控制装置、风洞框架18;
其中,风洞框架18呈中空立方体状结构,风机1设置于风洞框架18一端,风洞框架18内底部依次设置粗糙元7、风速传感器17和质量传感器10,质量传感器10穿过风洞框架18底部底板,位于风洞框架18内部的部分顶部放置用于盛放粉尘样品的刚性托盘13;风洞框架顶部设置高速摄像机14,在风洞框架18内部顶端设置喷头12,喷头12位于刚性托盘13后侧,喷头12通过导管连接水泵20,水泵20通过导管连接至水箱19。
其中,风机1为轴流式风机,风量为10000m3/h。风机1的控制装置包括风速控制器2、温度控制器3和湿度控制器4;三者均连接至一计算机6,以通过计算机6调节风速控制器2、温度控制器3和湿度控制器4,实现对风机1的风速及温湿度的调节。风速控制器2可以调控风机提供0~20m/s的稳定风速。
其中,在风洞框架18内、风机1和粗糙元7之间设置一均流板5,均流板5的形状与风洞框架18内部截面形状相同,并填充于风洞框架18内的径向截面内。均流板5宽设置为12cm。
其中,在风洞框架18内顶部固定设置用于高速摄像机14水平滑动的滑动机构,所述滑动机构包括滑竿16和固定夹15,固定夹15和滑竿16滑动连接,固定夹15用于夹持高速摄像机14。使用高速摄像机14可以判断粉尘启动瞬间。滑竿16设置于刚性托盘13的正上方。
其中,风速传感器17连接至一风速显示器8,以显示风速传感器8实时采集的风速信息;风速显示器8同时连接至计算机6。
其中,质量传感器10嵌入风洞框架18底部,且二者连接的位置通过胶皮条9进行密封。刚性托盘13为刚性较强的白钢材料制作。
本发明提供一种露天煤堆起尘量测试相似实验测量方法,利用如前述技术方案所述的露天煤堆起尘量测试相似实验系统进行测量,其特征在于,包括:
步骤1,事先确定实验所要求的实验环境,调节风速控制器2、温度控制器3、湿度控制器4和均流板5,根据风速传感器8来确定何种控制条件下达到预想的实验环境并记录;
步骤2,将所要测量的粉尘样品放置在刚性托盘13上;
步骤3,将粉尘堆放成预定的粉尘堆放形状,记录质量传感器10上的示数m1;
步骤4,开启风机1进行实验测量,实验时间应在30min以上;
实验结束后,记录质量传感器10上的数据m2,实验前后的质量差值为实验测得起尘量,即
Q=m1- m2/t*s
式中:Q为起尘量;m1实验前尘堆质量;m2实验后尘堆质量; t实验时间;s为粉尘试验样品表面面积;
步骤5,实验时存在人为因素或不确定因素影响实验测量结果,实验重复3-5次;
步骤6,根据在计算机6上的质量随时间变化曲线,研究曲线的变化规律,实验结果与变化规律相结合共同得出粉尘起尘量的大小;
步骤7,通过滑竿16、固定夹15和高清摄像机记录14进行录像全方位录像,通过录像回看观察粉尘料堆粉尘颗粒的飞扬及脱离情况。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统,其特征在于,包括:风机(1)及其控制装置、风洞框架(18);
其中,风洞框架(18)呈中空立方体状结构,风机(1)设置于风洞框架(18)一端,风洞框架(18)内底部依次设置粗糙元(7)、风速传感器(17)和质量传感器(10),质量传感器(10)穿过风洞框架(18)底部底板,位于风洞框架(18)内部的部分顶部放置用于盛放粉尘样品的刚性托盘(13);风洞框架顶部设置高速摄像机(14),在风洞框架(18)内部顶端设置喷头(12),喷头(12)位于刚性托盘(13)后侧,喷头(12)通过导管连接水泵(20),水泵(20)通过导管连接至水箱(19)。
2.根据权利要求1所述的露天煤堆起尘量测试相似实验系统,其特征在于,风机(1)的控制装置包括风速控制器(2)、温度控制器(3)和湿度控制器(4);三者均连接至一计算机(6),以通过计算机(6)调节风速控制器(2)、温度控制器(3)和湿度控制器(4),实现对风机(1)的风速及温湿度的调节。
3.根据权利要求1所述的露天煤堆起尘量测试相似实验系统,其特征在于,在风洞框架(18)内、风机(1)和粗糙元(7)之间设置一均流板(5),均流板(5)的形状与风洞框架(18)内部截面形状相同,并填充于风洞框架(18)内的径向截面内。
4.根据权利要求1所述的露天煤堆起尘量测试相似实验系统,其特征在于,在风洞框架(18)内顶部固定设置用于高速摄像机(14)水平滑动的滑动机构,所述滑动机构包括滑竿(16)和固定夹(15),固定夹(15)和滑竿(16)滑动连接,固定夹(15)用于夹持高速摄像机(14)。
5.根据权利要求1所述的露天煤堆起尘量测试相似实验系统,其特征在于,风速传感器(17)连接至一风速显示器(8),以显示风速传感器(8)实时采集的风速信息;风速显示器(8)同时连接至计算机(6)。
6.根据权利要求1所述的露天煤堆起尘量测试相似实验系统,其特征在于,质量传感器(10)嵌入风洞框架(18)底部,且二者连接的位置通过胶皮条(9)进行密封。
7.一种露天煤堆起尘量测试相似实验测量方法,利用如权利要求1-6任意一项所述的露天煤堆起尘量测试相似实验系统进行测量,其特征在于,包括:
步骤1,事先确定实验所要求的实验环境,调节风速控制器(2)、温度控制器(3)、湿度控制器(4)和均流板(5),根据风速传感器(8)来确定何种控制条件下达到预想的实验环境并记录;
步骤2,将所要测量的粉尘样品放置在刚性托盘(13)上;
步骤3,将粉尘堆放成预定的粉尘堆放形状,记录质量传感器(10)上的示数m1;
步骤4,开启风机(1)进行实验测量,实验时间应在30min以上;
实验结束后,记录质量传感器(10)上的数据m2,实验前后的质量差值为实验测得起尘量,即
Q=(m1- m2)/(t*s)
式中:Q为起尘量;m1实验前尘堆质量;m2实验后尘堆质量; t实验时间;s为粉尘试验样品表面面积;
步骤5,实验时存在人为因素或不确定因素影响实验测量结果,实验重复3-5次;
步骤6,根据在计算机(6)上的质量随时间变化曲线,研究曲线的变化规律,实验结果与变化规律相结合共同得出粉尘起尘量的大小;
步骤7,通过滑竿(16)、固定夹(15)和高清摄像机记录(14)进行录像全方位录像,通过录像回看观察粉尘料堆粉尘颗粒的飞扬及脱离情况。
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