[實用新型]礦井綜采工作面熱濕環境模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 201521105837.9
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN205333621U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 陳柳;薛韓玲;紀海維;王玉嬌
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

技術領域

本實用新型涉及一種實驗裝置，具體涉及一種礦井綜采工作面相似實驗裝置。

背景技術

隨著開采深度的逐步增加，綜采工作面圍巖散熱及散濕愈來愈大，使得礦井內綜采工作面的高溫高濕的問題越來越嚴重，研究礦井綜采工作面熱濕環境形成機理及控制方法十分必要，有關礦井綜采工作面的熱濕環境的研究很少，相關研究主要是針對采空區瓦斯分布。目前基本沒有對綜采工作面在通風及降溫條件下，對工作面熱濕環境的實驗研究及相關的實驗裝置。礦井綜采工作面熱濕環境模擬實驗裝置能較好地揭示礦井綜采工作面熱濕環境形成機理并對控制方法提出合理的建議。

實用新型內容

針對現有技術中存在的上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種礦井綜采工作面熱濕環境模擬實驗裝置，能夠模擬完成在不同通風及降溫方式下，綜采工作面內風流速度、溫度、濕度及壓力的分布規律以及獲取風流對流傳熱及傳濕的準則關聯式，為科學合理地布置通風及降溫系統提供可靠的技術支持。

為了實現上述目的，本實驗新型采用如下技術方案：一種礦井綜采工作面熱濕環境模擬實驗裝置，其特征在于：該實驗裝置包括模型主體、熱源模擬裝置、濕源模擬裝置、空氣處理裝置及數據采集系統；其中模型主體由模擬圍巖、貫通模擬圍巖中部的模擬掘進工作面及模擬綜采工作面外的保溫材料組成；所述的熱源模擬裝置和濕源模擬裝置設置在模型主體內部；模型主體入口采用變徑管連接空氣處理裝置，變徑管上設有風閥并通過風閥調節進入模擬綜采工作面的風量；空氣處理裝置能制備各種不同的溫濕度空氣；數據采集系統由風速、溫度和濕度探頭、探頭電纜及智能型多點環境測試儀器組成；模擬綜采工作面內等間隔的設有環境測試點，由風速、溫度和濕度探頭采集各測試點的參數，并通過探頭電纜將各測試點信號傳輸到智能型多點環境測試儀器，加熱電纜埋于模擬圍巖內部。

其中空調處理裝置是恒溫恒濕空調機組，且恒溫恒濕空調機組上裝有變頻風機。

其中環境采樣點沿模擬綜采工作面上下及水平方向均勻布置。

其中模型主體由若干塊模板通過螺栓聯結組裝而成，并用塑料膠條密封以防漏氣；在模型主體內壁粘木條模擬鋼梁支護。

本實用新型是按照相似理論構建的，可根據相似理論推測出現場的實際參數，指導礦井通風及降溫系統。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

附圖標記說明:1—模型主體；2—保溫材料；3—模擬圍巖；4—加熱電纜；5—模擬綜采工作面；6—熱源模擬裝置；7—濕源模擬裝置；8-變徑管；9—風閥；10—空氣處理裝置；11—風速、溫度和濕度探頭；12—探頭電纜；13—智能型多點環境測試儀器。

具體實施方式

該實驗裝置模型與原型幾何相似、運動相似、動力相似、傳熱相似及傳濕(質)相似，保證了原型與模型對流換熱換濕過程近似相似，模擬實驗裝置還保證了邊界條件和初始條件與原型相同。

該實驗裝置模型的幾何縮比比例由實際模型確定，模型中定性尺度取綜采工作面斷面積的當量直徑；進風流風速由雷諾數確定；進風流溫度按照原型進行選取；流體采用空氣；熱源散熱量和濕源散濕量根據所需邊界條件進行換算。

該實驗裝置的各部件可拆卸可組裝，礦井綜采工作面熱濕模擬實驗裝置具體包括由相似材料構成的模擬圍巖3，模擬圍巖3圍成了貫通的模擬綜采工作面5，模擬圍巖3的外部設有保溫材料2，由模擬圍巖3、模擬綜采工作面5和保溫材料2構成了模型主體1。恒溫恒濕空調機組通過連接變徑管8將處理后的進風流送入模擬綜采工作面5，變徑管8上設置風閥9，用于調節進入模擬綜采工作面5的風量。模擬綜采工作面5內等間隔的設有環境測試點，由風速、溫度和濕度探頭11采集各測試點的環境參數，并通過探頭電纜12將各測試點信號傳輸到智能型多點環境測試儀器13。

模型主體1由若干塊模板通過螺栓聯結組裝而成，并用塑料膠條密封以防漏氣；其中，利用相似材料構成模擬圍巖，相似材料的選用依據是與實際圍巖導熱系數、放熱系數、比熱容以及含水率相近的材料，考慮到模擬圍巖的各向異性特征，導熱系數取平均值；加熱電纜埋于模擬圍巖3內部，通過導熱將熱量傳到模擬圍巖3壁面，最后通過與風流的強制對流換熱，傳到風流中，加熱電纜4的加熱量由所需模擬圍巖3的壁溫確定；相似材料選用多孔含水材料，含水率的確定依據以實際圍巖相近，用于模擬圍巖散濕，利用這種含水的相似材料模擬含水的圍巖的散濕；在模型主體內壁粘木條模擬鋼梁支護。模擬圍巖3的外面用泡沫塑料保溫材料2進行外保溫，模擬圍護無限大邊界條件。