[發明專利]一種煤粉裝堆起塵規律的風洞實驗方法

有效

• 申請號: 201310057788.5
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103162931A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 叢曉春
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

1.一種煤粉裝堆起塵規律的風洞實驗方法，其特征在于包括以下步驟：

a提供實驗設備或儀器，包括實驗風洞、堆取料機的模型機、風速儀及稱重天平；其中，實驗風洞的實驗段長32m、寬3m、高2m，風機驅動功率為160KW，在實驗段設有兩個直徑為2米的轉盤，用于模擬來流風向，實驗段的起始處有粗糙元和尖劈，以模擬大氣邊界層氣流，風速在0.2～20.0m/s連續可調；現場裝堆作業中的堆取料機是露天堆場最普遍的作業機械，為模擬煤堆的裝卸，按照1：100的比例制作堆取料機的模型機，該模型機以一個電機控制傳送帶運動及斗輪轉動，以另一電機控制料斗的震動，以保證煤粉連續下落；

b提供煤粉樣品，煤粉樣品選用國內最常用的四類煤種：原煤、大礦原煤、水洗煤或精煤；

c在上述兩步驟完成后，先對實驗風洞實驗段的流動狀態進行調試，以滿足近地面大氣邊界層模擬的相似性要求，使用DISA熱線風速儀，將平均來流風廓線調整到對數律形式，保證實驗段的雷諾數(Re)大于10⁴，達到流動的自模擬，以保證湍流結構的相似性得到滿足，對于入口段空氣動力學粗糙度的滿足，則是通過調節粗糙元和尖劈，以保證粗糙度雷諾數Re*>2.5，達到地表粗糙度的實驗要求；對于風洞中徑向壓力梯度對流動的影響則通過調節頂板進行消除；調試完畢后，進行裝堆起塵實驗，按以下步驟進行：首先稱取一定量的自然含水率的煤粉樣品，設定為M_前煤，同時測量模型機的質量，設定為M_前機，以及轉盤中心孔盛料桶的質量，設定為M_前桶；將稱取的煤粉樣品倒入模擬機的盛料器中，并將模擬機布置在實驗風洞測試段合適位置，調整模擬機的懸臂使之達到裝卸高度，并將出料口與轉盤中心孔對齊；然后啟動實驗風洞，當來流風速達到設計風速后啟動模擬機，煤粉開始落入轉盤中心孔，持續吹蝕15分鐘后停風，模擬機停止工作；最后將未落入盛料桶但在堆底座線內的煤粉掃入盛料桶，稱量剩余煤粉與模型機的總重，設定為M_后機，以及稱量轉盤中心孔中的煤粉及盛料桶的總重，設定為M_后桶；其中裝堆起塵量q和下料量Q的確定如下：

q=M_前煤+M_前機+M_前桶-M_后機-M_后桶

Q=M_前煤+M_前機-M_后機

起塵率β為：

β=qQ×100%]]>

上述來流風速分別設計為1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0m/s，根據實驗中模型機縮放的比例，模型機的裝卸高度分別設計為10cm、20cm和30cm，通過改變來流風速及裝卸高度，重復上述起塵實驗過程獲取不同來流風速和裝卸高度下的起塵量數據。

2.根據權利要求1所述的一種煤粉裝堆起塵規律的風洞實驗方法，其特征在于上述步驟c中還包括：使用最小二乘法，將實驗獲取數據進行擬合，得到裝堆起塵率隨風速、裝卸高度的實驗關聯式：

β=k·U^3.13·H^1.64%

式中：β為裝堆起塵率，%；U為風速，m/s；H為裝卸高度，m；k為某一類型煤粉樣品的修正系數；并進一步獲取原煤、大礦原煤、水洗煤與精煤四類煤種的修正因子k，分別為：k_原煤=3.87×10^-3；k_大礦=3.49×10^-3；k_水洗=2.50×10^-3；k_精煤=1.81×10^-3。