[發明專利]一種模擬礦井通風巷道熱濕蒸發的實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202110677037.8
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113405765A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 李宗翔;許昊宇;張明乾;胡東杰;王海文
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01M99/00;G06F17/15;G06F30/20
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種模擬礦井通風巷道熱濕蒸發的實驗裝置及方法，裝置包括實驗巷道、斜流式風機、淋濕組件、傳感器組件、數據采集組件及數據存儲組件；斜流式風機位于實驗巷道進風口；淋濕組件位于實驗巷道內部；傳感器組件位于實驗巷道進風口及出風口內部，傳感器組件與數據采集組件、數據采集組件與數據存儲組件進行電連接；淋濕組件包括四根水霧噴管和四條無紡布。方法為：啟動斜流式風機，四條無紡布保持干燥使淋濕面積率為0，調節風速使其由低到高變化，采集風速、溫度和濕度數據；通過淋濕不同條數的無紡布，使淋濕面積率依次為0.2、0.4、0.6和0.8，淋濕溫度保持一致，沿用淋濕面積率為0時風速變化規律完成數據采集和保存，將所有數據錄入計算機內進行處理。

技術領域

本發明屬于礦井通風巷道熱濕蒸發規律研究技術領域，特別是涉及一種模擬礦井通風巷道熱濕蒸發的實驗裝置及方法。

背景技術

當礦井開采進入深部后，普遍存在高溫熱害問題，為了改善礦井熱環境，礦井風流溫度計算及熱害程度描述與評價，對高溫高濕礦井的通風管理具有十分重要的意義。由于礦井通風風流溫度的精確計算比較復雜，需要考慮巷道圍巖與風流不穩定換熱系數、涌水淋水等熱濕條件諸多因素，因此對巷道風流熱力狀態參數中的溫度及濕度進行分析尤為重要。

由于巷道內水分蒸發影響圍巖溫度及風流熱濕交換，因此在研究計算礦井巷道風流溫度時，須將水分蒸發考慮在內。針對礦井巷道圍巖與風流熱濕交換計算復雜的問題，有學者提出了構建淋濕巷道風流換熱系數模型，即根據現場實測巷道風流相對濕度，掌握礦井巷道風流濕度變化規律，進而反向推演確定井巷水蒸發影響下風流與巷道圍巖熱交換的模型，修正圍巖與風流的換熱系數。然而，現場實測值統計只能實現一種或有限的實驗數據采集。

通過模擬巷道法，則可以構建與現場相似的環境，分析通風情況下巷道熱濕蒸發規律，當實驗巷道及淋濕面積滿足幾何相似、風流流經實驗巷道的速度符合運動相似、巷道各點受力符合動力相似時，根據以上相似性條件，再利用佛汝德相似準則，就可以將實驗巷道測得的溫濕度值及變化規律應用于實際井下巷道。

但是，在現有的模擬礦井通風巷道淋濕蒸發時，淋濕巷道壁面無法確定淋濕面積，還會在巷道底部產生積水，限制了礦井通風巷道熱濕蒸發規律研究工作的正常開展。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種模擬礦井通風巷道熱濕蒸發的實驗裝置及方法，能夠準確模擬實際礦井通風巷道的熱濕蒸發情況，可直觀反映實際礦井通風巷道的淋水情況，可準確測定出不同風速和淋濕面積率下巷道風流的溫度和濕度，實驗裝置還具有結構簡單、操作方便、成本較低、可重復使用的特點。通過本發明能夠反映礦井巷道風速和淋濕面積率對淋濕巷道風流溫濕度的影響規律，進而可反向推演確定井巷水蒸發影響下風流與巷道圍巖熱交換的模型，驗證所構建的風流相對濕度與淋濕蒸發換熱調整系數的函數模型的規律，將其結果引入巷道風流溫度分布方程，可精確計算淋濕巷道風流的溫度和濕度，為仿真模擬全礦井溫度分布的通風網絡提供理論參數和依據。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種模擬礦井通風巷道熱濕蒸發的實驗裝置，包括實驗巷道、斜流式風機、淋濕組件、傳感器組件、數據采集組件及數據存儲組件；所述斜流式風機安裝在實驗巷道的進風口；所述淋濕組件安裝在實驗巷道內部；所述傳感器組件安裝在實驗巷道的進風口內部和出風口內部，傳感器組件與數據采集組件進行電連接，數據采集組件與數據存儲組件進行電連接。

所述實驗巷道為截面形狀為圓形的管道，所述斜流式風機在實驗巷道的進風口處采用壓入式通風方式。