[實(shí)用新型]一種模擬煤礦巷道風(fēng)流下災(zāi)害氣體運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721323257.6
• 申請(qǐng)日: 2017-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN207740029U
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李成武;趙越超;王啟飛;艾迪昊;李光耀;宛天宇;高鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): E21F1/02
• 分類號(hào): E21F1/02;E21F7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型涉及一種模擬煤礦巷道風(fēng)流下災(zāi)害氣體運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)裝置，包括：透明氣體觀察管道、背景光源、風(fēng)機(jī)、堵頭、控制閥門、調(diào)節(jié)閥門、壓力表、氣源制備腔體、高速相機(jī)。通過向氣源制備腔體中加入干冰與沸水制備白色水霧作為氣源；通過風(fēng)機(jī)為氣體觀察管道內(nèi)提供一定值的風(fēng)速；控制閥門可控制氣源制備腔體向氣體觀察管道涌出氣源的量，通過調(diào)節(jié)閥門和壓力表控制腔體內(nèi)氣體壓力；通過背景光源為觀察管道提供均勻的光照強(qiáng)度；高速相機(jī)拍攝氣源在觀察管道內(nèi)的運(yùn)移圖片，經(jīng)過灰度處理并標(biāo)定后可得管道內(nèi)各點(diǎn)氣體濃度，進(jìn)而分析氣體運(yùn)移規(guī)律。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模擬煤礦巷道風(fēng)流下災(zāi)害氣體運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)裝置，適用于探索煤礦巷道風(fēng)流下災(zāi)害氣體運(yùn)移規(guī)律的相似模擬實(shí)驗(yàn)。

背景技術(shù)

煤礦巷道屬于受限空間，且開采過程中伴隨大量的有毒有害氣體產(chǎn)生(主要為瓦斯)，災(zāi)害氣體濃度隨空氣不同流動(dòng)狀態(tài)呈現(xiàn)不同的濃度分布，探索災(zāi)害氣體在煤礦巷道內(nèi)的濃度分布隨空氣流動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系對(duì)安全生產(chǎn)和災(zāi)害救援具有重大意義。

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置主要采用高純度的某種氣體作為實(shí)驗(yàn)氣源，氣體儲(chǔ)存在高壓氣瓶中，部分氣體具有毒性或有遇火爆炸危險(xiǎn)，給實(shí)驗(yàn)操作人員帶來嚴(yán)重的安全隱患，甚至造成事故。另外，目前目標(biāo)氣體的濃度監(jiān)測(cè)主要依靠氣體濃度傳感器，緩慢的反應(yīng)速度與受限的濃度測(cè)量范圍嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，且氣體濃度傳感器只能測(cè)量空間內(nèi)某一點(diǎn)的氣體濃度，難以精確的反映受限空間的氣體濃度分布場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

一、發(fā)明目的

為了探究煤礦巷道內(nèi)災(zāi)害氣體在風(fēng)流作用下的運(yùn)移規(guī)律，同時(shí)避免高純度氣源的安全隱患和氣體濃度傳感器的先天缺陷，發(fā)明此裝置。

二、技術(shù)方案

(1)裝置簡(jiǎn)介

本發(fā)明裝置主要由透明氣體觀察管道(內(nèi)徑5cm、長(zhǎng)200cm、壁厚0.5cm)、背景光源(長(zhǎng)200cm、寬15cm、高5cm)、風(fēng)機(jī)、堵頭(內(nèi)徑6cm)、控制閥門(內(nèi)徑6cm)、調(diào)節(jié)閥門(內(nèi)徑2cm)、壓力表、氣源制備腔體、高速相機(jī)組成。

布置方式：透明氣體觀察管道分別連接風(fēng)機(jī)與控制閥門，控制閥門另一端連接氣源制備腔體，腔體側(cè)面分別外接壓力表于調(diào)節(jié)閥門。氣體觀察管道下方布置背景光源，上方布置高速像機(jī)。

裝置通過風(fēng)機(jī)向氣體觀察管道提供一定速度的風(fēng)流，閥門控制氣源由氣源制備腔體涌入氣體觀察管道，由高速相機(jī)拍攝氣源在管道內(nèi)的運(yùn)移圖像并存儲(chǔ)，根據(jù)觀察管道內(nèi)氣體顏色深淺對(duì)圖像的進(jìn)行后期處理，分析管道內(nèi)氣源的濃度分布。控制閥門用來控制腔體中氣源向觀察管道的涌出量，調(diào)節(jié)閥門用來調(diào)節(jié)腔體中的氣體壓力；壓力表用來監(jiān)測(cè)氣源制備腔體內(nèi)的壓力。背景光源用來為觀察管道提供均勻的光照強(qiáng)度，保證拍攝質(zhì)量。

(2)氣源制備方法

氣源采用對(duì)人體無害的白色水霧。水霧的制備方法為：預(yù)先稱取一定質(zhì)量的干冰放置于氣源制備腔體中，再向腔體內(nèi)注入一定體積的沸水，便會(huì)產(chǎn)生一定量的白色水霧。可通過調(diào)節(jié)加入干冰的質(zhì)量與沸水的體積控制水霧產(chǎn)生量。

(3)濃度監(jiān)測(cè)方法

采用圖像分析法代替氣體濃度傳感器監(jiān)測(cè)管道內(nèi)水霧的濃度。由高速相機(jī)拍攝的觀察管道內(nèi)的氣體濃度分布圖片，對(duì)圖片進(jìn)行灰度值分析，通過標(biāo)定后確定管道內(nèi)目標(biāo)氣體的濃度。

三、技術(shù)效果

本發(fā)明采用白色水霧作為氣源可以避免使用高純度氣源帶來的安全隱患，健康環(huán)保。此外，采用圖像分析的方法代替氣體濃度傳感器，可以克服傳感器反映速度慢、測(cè)量范圍受限、只可反映某一點(diǎn)的缺陷，可以全面、及時(shí)的監(jiān)測(cè)管道內(nèi)氣體的濃度變化。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明示意圖。