[發(fā)明專利]一種礦用泡沫流體材料熱穩(wěn)定特性測(cè)試裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810429567.9
• 申請(qǐng)日: 2018-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108459049B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯義;張?zhí)煊?/a>;施式亮;晏志宏;田兆君;葉青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/48
• 分類號(hào): G01N25/48
• 代理公司: 北京淮海知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32205
• 代理人: 張旭

本發(fā)明公開(kāi)了一種礦用泡沫流體材料熱穩(wěn)定特性測(cè)試裝置及方法，包括恒溫加熱裝置、大燒杯、小燒杯、測(cè)溫裝置和數(shù)據(jù)處理裝置；以泡沫流體材料在相同時(shí)間間隔內(nèi)吸收熱量的多少作為衡量熱穩(wěn)定特性的指標(biāo)，隨著溫度增高當(dāng)泡沫流體材料的熱穩(wěn)定特性達(dá)到臨界點(diǎn)被破壞時(shí)，泡沫流體材料吸收的熱量將明顯下降，這一特征點(diǎn)稱為失穩(wěn)臨界點(diǎn)，這一點(diǎn)的溫度稱為失穩(wěn)臨界溫度，從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始到失穩(wěn)臨界點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間稱為失穩(wěn)臨界時(shí)間，在這期間泡沫流體材料所吸收的全部熱量稱為臨界吸熱量；本發(fā)明通過(guò)測(cè)量得出不同種類的泡沫流體材料的失穩(wěn)臨界時(shí)間和臨界吸熱量，進(jìn)而得出不同種類的泡沫流體材料的熱穩(wěn)定特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種泡沫流體材料特性的測(cè)試裝置及方法，具體是一種礦用泡沫流體材料熱穩(wěn)定特性測(cè)試裝置及方法。

背景技術(shù)

礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一，其中由于煤巖裂隙漏風(fēng)導(dǎo)致的煤自燃火災(zāi)事故占礦井火災(zāi)總數(shù)的90％以上。國(guó)內(nèi)外通常采用灌漿、注氮?dú)?、注泡沫、噴灑阻化劑、注凝膠和復(fù)合膠體等防滅火技術(shù)來(lái)防治礦井煤自燃。上述材料在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中都取得了一定的效果，但也存一些問(wèn)題，主要來(lái)說(shuō)是無(wú)法解決對(duì)高溫煤巖裂隙的持續(xù)封堵和惰化。泡沫體封堵材料因其良好的裂隙滲透能力、能向高處堆積、立體覆蓋等特點(diǎn)近年來(lái)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。目前煤礦常用的泡沫體防滅火材料主要有惰氣泡沫、阻化泡沫、凝膠泡沫、三相泡沫、泡沫灰漿等，但是這些材料的熱穩(wěn)定性是在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際防控高溫煤巖裂隙過(guò)程中最關(guān)鍵的特性。因此亟需開(kāi)展泡沫體材料熱穩(wěn)定特性測(cè)試方法研究。

目前關(guān)于材料的熱穩(wěn)定特性測(cè)試在某些應(yīng)用領(lǐng)域中有一些測(cè)定原理、方法和實(shí)驗(yàn)裝置，也形成了一些材料熱穩(wěn)定特性測(cè)試的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)定規(guī)范，如聚甲醛熱穩(wěn)定性能測(cè)定有顯色法檢驗(yàn)；PVC材料的熱穩(wěn)定則利用材料受熱釋放出的某種特定產(chǎn)物來(lái)反映熱穩(wěn)定性能。而泡沫流體材料與上述的聚甲醛與PVC材料存在本質(zhì)的不同，主要是由于泡沫流體材料是屬于固、液、氣三相混合體，是一種非均質(zhì)材料，在受熱的情況下影響泡沫流體穩(wěn)定性的主要是泡沫載體液膜的加速排液及泡空內(nèi)氣體介質(zhì)的壓力變化。在整個(gè)受熱過(guò)程中并不存在熱釋放物質(zhì)，也不存在成分變化。因此無(wú)法通過(guò)上述測(cè)試聚甲醛與PVC材料穩(wěn)定性的方法對(duì)泡沫流體進(jìn)行測(cè)試。目前對(duì)泡沫流體熱穩(wěn)定特性的測(cè)試方法還處于空白。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種礦用泡沫流體材料熱穩(wěn)定特性測(cè)試裝置及方法，采用測(cè)量泡沫流體材料的失穩(wěn)臨界時(shí)間和臨界吸熱量，進(jìn)而可得出泡沫流體材料的熱穩(wěn)定特性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種礦用泡沫流體材料熱穩(wěn)定特性測(cè)試裝置，包括恒溫加熱裝置、大燒杯、小燒杯、測(cè)溫裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，恒溫加熱裝置上設(shè)有石棉網(wǎng)，大燒杯放置在石棉網(wǎng)上，小燒杯處于大燒杯內(nèi)部，所述測(cè)溫裝置為兩個(gè)熱電偶，兩個(gè)熱電偶分別放置在大燒杯和小燒杯內(nèi)，兩個(gè)熱電偶均與數(shù)據(jù)處理裝置連接，大燒杯的上端設(shè)有隔熱板。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理裝置為計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步，所述恒溫加熱裝置為恒溫加熱儀。

一種礦用泡沫流體材料熱穩(wěn)定特性的測(cè)試方法，具體步驟為：

(1)用差示掃描量熱儀對(duì)其中一種泡沫流體材料進(jìn)行檢測(cè)，得出泡沫流體材料DSC曲線，然后根據(jù)DSC曲線繪制泡沫流體材料的比熱容隨溫度變化特性的曲線圖；

(2)打開(kāi)隔熱板，將泡沫流體材料放置在礦用泡沫流體材料熱穩(wěn)定特性測(cè)試裝置中的小燒杯內(nèi)，然后在大燒杯內(nèi)注入豆油，并使豆油的液面高于泡沫流體材料的液面，這種設(shè)置方式能使泡沫流體材料處于均勻受熱的環(huán)境，豆油的液面高于泡沫流體材料的液面可以減少熱傳導(dǎo)的不均勻性和大燒杯散熱對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，完成后將隔熱板放置在大燒杯的上端；

(3)開(kāi)啟恒溫加熱儀對(duì)大燒杯內(nèi)的豆油從室溫進(jìn)行均勻加熱，處于大燒杯內(nèi)的熱電偶對(duì)豆油的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并反饋給數(shù)據(jù)處理裝置；