礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(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，具體涉及一種礦井掘進(jìn)工作面相似實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著淺部煤炭資源的逐漸減少甚至枯竭，地下開(kāi)采的深度越來(lái)越大，礦井進(jìn)入深部開(kāi)采后，普遍面臨著高溫?zé)岷Φ膯?wèn)題。熱害礦井中熱害較為嚴(yán)重的作業(yè)點(diǎn)是采煤工作面和掘進(jìn)工作面，掘進(jìn)工作面通風(fēng)特點(diǎn)是獨(dú)頭式通風(fēng)，有關(guān)礦井掘進(jìn)面的降溫研究主要集中在特定條件下掘進(jìn)工作面?zhèn)鳠徇M(jìn)行定性研究、流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的預(yù)測(cè)和模擬研究，目前很少對(duì)掘進(jìn)面?zhèn)鳠崽匦赃M(jìn)行量化的實(shí)驗(yàn)研究，因此，開(kāi)展對(duì)礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置的研究很有必要。
【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(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供了一種礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(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，掘進(jìn)工作面內(nèi)風(fēng)流速度、溫度及壓力的分布規(guī)律以及獲取風(fēng)流對(duì)流傳熱的準(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)用新型采用如下技術(shù)方案:一種礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:該實(shí)驗(yàn)裝置包括模型主體、模擬熱源裝置、進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);所述的模型主體由相似材料組成的模擬圍巖、貫通模擬圍巖中部的模擬掘進(jìn)工作面及模擬掘進(jìn)工作面外的外保溫材料組成;所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由風(fēng)速傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)采集器組成;所述的模擬熱源裝置設(shè)置在模型主體內(nèi)部;模擬主體入口設(shè)有風(fēng)筒，風(fēng)筒的入口采用軟接頭連接進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)，風(fēng)筒上設(shè)置風(fēng)閥，并通過(guò)風(fēng)閥調(diào)節(jié)進(jìn)入風(fēng)筒的風(fēng)量;進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)由組合式空調(diào)機(jī)組提供，能制備各種不同的溫濕度空氣；模型主體的進(jìn)出口以及模型主體內(nèi)等間隔的設(shè)有環(huán)境采樣點(diǎn)，由數(shù)據(jù)采集器通過(guò)風(fēng)速傳感器和溫度傳感器采集各環(huán)境采樣點(diǎn)的風(fēng)速和溫度。
[0005]所述的組合式空調(diào)機(jī)組是恒溫恒濕空調(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]其中風(fēng)筒出口以及模擬掘進(jìn)工作面的內(nèi)部均布有采集數(shù)據(jù)的風(fēng)速傳感器和溫度傳感器。
[0007]其中環(huán)境采樣點(diǎn)沿模擬掘進(jìn)工作面上下及水平方向均勻布置。
[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)掘進(jìn)工作面礦井通風(fēng)及降溫系統(tǒng)，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實(shí)用性。
【附圖說(shuō)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(shuō)明:I一模擬圍巖;2—外保溫材料;3—模擬掘進(jìn)工作面;4一風(fēng)筒;5—模擬熱源裝置;6一進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng);7一軟接頭;8一風(fēng)閥;9一風(fēng)速傳感器;10一溫度傳感器;11 -數(shù)據(jù)線；12—數(shù)據(jù)采集器。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1所示，一種礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括由相似材料構(gòu)成的模擬圍巖I，模擬圍巖中部設(shè)有貫通的模擬掘進(jìn)工作面3，模擬圍巖的外部設(shè)有外保溫材料2，由模擬圍巖1、模擬掘進(jìn)工作面3和外保溫材料2構(gòu)成了模型主體。外保溫用于模擬圍巖無(wú)限大的邊界條件。模擬主體入口設(shè)有風(fēng)筒4，風(fēng)筒4的入口采用軟接頭7連接進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)6，風(fēng)筒4上設(shè)置風(fēng)閥8，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入模擬掘進(jìn)工作面3的風(fēng)量。
[0012]用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組做為進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)6，產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需要進(jìn)風(fēng)風(fēng)流，且恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組上裝有變頻風(fēng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)多種風(fēng)流參數(shù)模擬，恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組通過(guò)連接風(fēng)筒4將處理后的進(jìn)風(fēng)風(fēng)流送入模擬掘進(jìn)工作面3。
[0013]模型主體的進(jìn)出口以及模型主體內(nèi)等間隔的設(shè)有環(huán)境采樣點(diǎn)，風(fēng)筒4出口以及模擬掘進(jìn)工作面3的內(nèi)部均布有采集數(shù)據(jù)的風(fēng)速傳感器9和溫度傳感器10，通過(guò)風(fēng)速傳感器9和溫度傳感器10采集進(jìn)風(fēng)及內(nèi)部各環(huán)境采樣點(diǎn)的風(fēng)速和溫度參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)線11將采集到的信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器12處理。環(huán)境采樣點(diǎn)沿模擬掘進(jìn)工作面上下及水平方向均勻布置。
[0014]模擬熱源裝置5設(shè)置在模型主體內(nèi)部，用電加熱器模擬掘進(jìn)工作面的各種熱源，且熱源位置可移動(dòng)，以便模擬不同位置的機(jī)械設(shè)備熱源。
[0015]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，保證了原型與模型對(duì)流換熱過(guò)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。
[0016]該實(shí)驗(yàn)裝置模型的幾何縮比比例由實(shí)際模型確定，模型中定性尺度取掘進(jìn)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)流溫度按照阿基米德數(shù)進(jìn)行選取;流體采用空氣;熱源散熱量根據(jù)相似條件進(jìn)行換算。
[0017]本實(shí)用新型中礦井掘進(jìn)工作面熱濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，具體實(shí)施過(guò)程如下:
[0018]1.根據(jù)實(shí)際要模擬礦井，計(jì)算相似模擬掘進(jìn)工作面和實(shí)際掘進(jìn)工作面的幾何比例、速度比例、風(fēng)流比例、溫度比例和熱量比例，確定模擬實(shí)驗(yàn)所需的送風(fēng)參數(shù)及模擬熱源散熱量。
[0019]2.調(diào)節(jié)模擬掘進(jìn)工作面內(nèi)的模擬熱源的加熱量。
[0020]3.開(kāi)啟恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，測(cè)定并調(diào)節(jié)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組的出口風(fēng)流參數(shù)達(dá)到所需通風(fēng)或降溫的掘進(jìn)工作面風(fēng)流入口溫度及濕度。
[0021]4.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。
[0022]5.使用安裝在模擬掘進(jìn)工作面不同位置的傳感器采集風(fēng)流信息，確定不同通風(fēng)及降溫條件下掘進(jìn)工作面的速度、壓力及溫度，確定不同通風(fēng)及降溫條件下掘進(jìn)工作面的風(fēng)流參數(shù)分布規(guī)律。
[0023]6.通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法將實(shí)驗(yàn)得到的不同通風(fēng)及降溫條件下掘進(jìn)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)流傳熱的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式。
[0024]整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程為不同通風(fēng)及降溫方式下，掘進(jìn)工作面科學(xué)合理地選擇通風(fēng)和降溫系統(tǒng)提供可靠的技術(shù)支持。
[0025]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)】
1.一種礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(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、模擬熱源裝置(5)、進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)(6)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);所述的模型主體由模擬圍巖(I)、貫通模擬圍巖中部的模擬掘進(jìn)工作面(3)及模擬掘進(jìn)工作面外的外保溫材料(2)組成；所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由風(fēng)速傳感器(9)、溫度傳感器(10)、數(shù)據(jù)線(11)和數(shù)據(jù)采集器(12)組成;所述的模擬熱源裝置(5)設(shè)置在模型主體內(nèi)部;模擬主體入口設(shè)有風(fēng)筒(4)，風(fēng)筒(4)的入口采用軟接頭(7)連接進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)(6)，風(fēng)筒(4)上設(shè)置風(fēng)閥(8)，并通過(guò)風(fēng)閥(8)調(diào)節(jié)進(jìn)入風(fēng)筒的風(fēng)量;進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)(6)由組合式空調(diào)機(jī)組提供，能制備各種不同的溫濕度空氣；模型主體的進(jìn)出口以及模型主體內(nèi)等間隔的設(shè)有環(huán)境采樣點(diǎn)，由數(shù)據(jù)采集器(12)通過(guò)風(fēng)速傳感器(9)和溫度傳感器(10)采集各環(huán)境采樣點(diǎn)的風(fēng)速和溫度。2.按照權(quán)利要求1所述的礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的組合式空調(diào)機(jī)組是恒溫恒濕空調(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所述的礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:風(fēng)筒(4)出口以及模擬掘進(jìn)工作面(3)的內(nèi)部均布有采集數(shù)據(jù)的風(fēng)速傳感器(9)和溫度傳感器(1)04.按照權(quán)利要求1所述的礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:環(huán)境采樣點(diǎn)沿模擬掘進(jìn)工作面(3)上下及水平方向均勻布置。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，以相似理論為指導(dǎo)，按照相似準(zhǔn)則和幾何縮比要求，設(shè)計(jì)制作了礦井掘進(jìn)工作面的風(fēng)流環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置包括模型主體、模擬熱源裝置、進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。模擬熱源裝置設(shè)置在模型主體內(nèi)部，模擬主體入口設(shè)有風(fēng)筒，風(fēng)筒的入口連接進(jìn)風(fēng)流參數(shù)控制系統(tǒng)，模型主體的進(jìn)出口以及模型主體內(nèi)等間隔的設(shè)有環(huán)境采樣點(diǎn)，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集各環(huán)境采樣點(diǎn)的風(fēng)速、溫度、濕度及壓力。礦井掘進(jìn)工作面風(fēng)流環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置可完成在不同通風(fēng)及降溫條件下，掘進(jìn)工作面內(nèi)風(fēng)流環(huán)境參數(shù)的模擬實(shí)驗(yàn)研究，此外，該實(shí)驗(yàn)裝置還可獲取風(fēng)流對(duì)流傳熱的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式。
【IPC分類(lèi)】E21F1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN205330708
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521104609
【發(fā)明人】陳柳, 薛韓玲, 紀(jì)海維, 楊嵐
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2015年12月28日