松散煤体内气体热扩散测试用实验装置的制造方法
松散煤体内气体热扩散测试用实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于松散煤体内气体热扩散技术领域，具体是设及一种松散煤体内气 体热扩散测试用实验装置。
【背景技术】
[0002] 松散破碎煤体会由于各种内外因素的共同作用，在局部形成一个温度高于周围区 域的相对高温区域，高温区域会产生高温气体产物并通过热福射、热传导、热对流效应对周 围的气体进行加热，气体受热后由于密度变化而产生浮力及压力差作用，促使气体向上运 移，周围的气体会填补气体运移产生的空缺。该样就会形成高温点自循环卷吸周围新鲜气 体，促进高温区域向外的发展，最终发展成无法控制的煤自燃火灾，给煤矿的安全生产及作 业人员的安全健康带来极大的危害。
[0003] 现有研究表明氧气供给对煤火发展有极大影响，而目前对供氧动力源方面的研究 多偏重于外界机械漏风供氧，对高温松散煤体因密度差所引起的自卷吸供氧过程的作用机 理及影响因素的研究却很少；而实际过程中松散煤体自卷吸供氧是火区发展及气体产物扩 散运移等过程的重要影响因素。而目前对不同温度下高温区域对周围气体扩散运移的影响 范围，及影响气体热流动运移的温度T、空隙率e、高温点方位0等因素所起作用及其间相 互关系还不够了解。通过松散煤体内高温点周围气体热扩散测试的实验，寻找出不同因素 的重要程度及各因素之间的相互关系，可W更好的了解自燃火灾发展的时空演化规律，并 为煤自燃火灾的预防及控制提供有利的技术支持，成为相关领域技术人员亟待解决的技术 问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种松散煤体内气体热 扩散测试用实验装置。该实验装置的结构简单、实验效果好，能够有效的测试松散煤体内气 体热扩散效应。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是；松散煤体内气体热扩散测试用 实验装置，其特征在于：包括用于盛装松散煤体的煤体盛装管和用于产生热气流的气体盛 装管，W及用于支撑所述煤体盛装管和气体盛装管的支架，所述支架与煤体盛装管连接；所 述煤体盛装管的一端和气体盛装管的一端通过变径接头相连接，所述煤体盛装管的另一端 设置有用于封闭或打开其端部开口的第一阀口，所述气体盛装管的另一端设置有用于封闭 或打开其端部开口的第二阀口，所述变径接头内设置有用于控制煤体盛装管和气体盛装管 连通或关断的第=阀口，所述煤体盛装管内设置有隔板，所述隔板上开设有供气体盛装管 内的热气流进入煤体盛装管的气孔，所述煤体盛装管上安装有与其相垂直且伸入其内的第 一气压传感器，所述气体盛装管上安装有与其相垂直且伸入其内的第二气压传感器和温度 传感器，所述第一气压传感器且伸入煤体盛装管的一端面开设有沿第一气压传感器长度方 向布设的静压感知孔，所述第一气压传感器且伸入煤体盛装管的部位的侧壁开设有朝向气 体盛装管的全压感知孔，所述气体盛装管的外壁缠绕有用于加热其内部空气的电加热元 件。
[0006] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述支架包括支架 立杆、圆盘和条形板，所述圆盘固定安装在支架立杆上，所述圆盘上且沿其圆周方向布设有 至少两对螺栓孔，所述条形板通过两个螺栓与一对所述螺栓孔一一对应连接，所述煤体盛 装管上套有卡输，所述条形板上开设有供卡输上的螺纹连接头伸入的安装孔。
[0007] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述煤体盛装管的 管径小于气体盛装管的管径。
[000引上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述第一阀口通过 具有开口的第一盖帽板安装在所述煤体盛装管上，所述第二阀口通过具有开口的第二盖帽 板安装在所述气体盛装管上。
[0009] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于；所述第一阀口、第二 阀口和第S阀口均为球阀。
[0010] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述第一气压传感 器延伸至煤体盛装管的中屯、轴线。
[0011] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述电加热元件上 包裹有一层玻璃纤维保温层，所述玻璃纤维保温层上包裹有一层锡巧层。
[0012] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述煤体盛装管上 开设有多个用于螺纹连接所述第一气压传感器的第一螺纹孔，所述气体盛装管上开设有用 于螺纹连接所述第二气压传感器的第二螺纹孔和用于螺纹连接所述温度传感器的第=螺 纹孔。
[0013] 本实用新型与现有技术相比具有W下优点：
[0014] 1、本实用新型的结构简单，设计新颖合理。
[0015] 2、本实用新型通过采用电加热带单一热源产生热量来模拟松散煤体内高温区域， 与通过加热松散煤体产热相比，热源区域温度更容易控制；并且通过控制第二阀口的开度， 能够确保进入气体盛装管的气体流量较小从而确保气体盛装管容易保持相对恒温。
[0016] 3、本实用新型通过设置玻璃纤维保温层和锡巧层，形成两层保温层，在提高热量 利用效率的同时，也提高了装置的电绝缘特性，保证了实验过程的安全性。
[0017] 4、本实用新型通过调节条形板与圆盘上不同的螺栓孔连接可W改变条形板与支 架立杆的夹角，调节精度可W达到15°，从而改变煤体盛装管和气体盛装管的整体角度，来 模拟煤体盛装管和气体盛装管在不同方位角处受热气流热扩散的影响，其结构简单，能够 灵活、方便的调节煤体盛装管和气体盛装管的整体角度。
[0018]5、本实用新型的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。
[0019] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0021] 图2为本实用新型煤体盛装管和气体盛装管的连接关系示意图。
[0022] 图3为本实用新型第一气压传感器的结构示意图。
[0023] 图4为本实用新型支架的结构示意图。
[0024] 图5为本实用新型卡输的结构示意图。
[00巧]附图标记说明：
[0026] 1-煤体盛装管； 2-气体盛装管； 3-支架；
[0027] 3-1-支架立杆； 3-2-圆盘； 3-3-条形板；
[0028] 3-4-螺栓孔； 3-5-螺栓； 3-6-安装孔；
[0029] 4-第一阀口； 5-第二阀口； 6-第司词口；
[0030] 7-第一气压传感器； 7-1-静压感知孔； 7-2-全压感知孔；
[0031] 7-3-第一气压传感模块；7-4-第二气压传感模块；7-5-壳体；
[0032] 8-第二气压传感器； 9-温度传感器； 10-电加热元件；
[0033] 11-卡输； 11-1-螺纹连接头； 11-2-卡输体；
[0034] 12-变径接头； 13-第一盖帽板； 14-第二盖帽板；
[0035] 15 一隔板； 16-玻璃纤维保温层； 17-锡巧层。
【具体实施方式】
[0036] 如图1、图2和图3所示的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，包括用于盛装 松散煤体的煤体盛装管1和用于产生热气流的气体盛装管2,W及用于支撑所述煤体盛装 管1和气体盛装管2的支架3,所述支架3与煤体盛装管1连接；所述煤体盛装管1的一端 和气体盛装管2的一端通过变径接头12相连接，所述煤体盛装管1的另一端设置有用于封 闭或打开其端部开口的第一阀口 4,所述气体盛装管2的另一端设置有用于封闭或打开其 端部开口的第二阀口 5,所述变径接头12内设置有用于控制煤体盛装管1和气体盛装管2 连通或关断的第=阀口 6,所述煤体盛装管1内设置有隔板15,所述隔板15上开设有供气 体盛装管2内的热气流进入煤体盛装管1的气孔，所述气孔的孔径小于煤体粒径，能够阻止 煤体通过，所述煤体盛装管1上安装有与其相垂直且伸入其内的第一气压传感器7,所述气 体盛装管2上安装有与其相垂直且伸入其内的第二气压传感器8和温度传感器9，所述第一 气压传感器7且伸入煤体盛装管1的一端面开设有沿第一气压传感器7长度方向布设的静 压感知孔7-1，所述第一气压传感器7且伸入煤体盛装管1的部位的侧壁开设有朝向气体盛 装管2的全压感知孔7-2,所述气体盛装管2的外壁缠绕有用于加热其内部空气的电加热元 件10。
[0037]本实施例中，通过采用电加热带单一热源产生热量来模拟松散煤体内高温区域， 与通过加热松散煤体产热相比，热源区域温度更容易控制；并且通过控制第二阀口 5的开 度，能够确保进入气体盛装管2的气体流量较小从而确保气体盛装管2容易保持相对恒温。 [003引本实施例中，所述第一气压传感器7包括第一气压传感模块7-3和第二气压传感 模块7-4,第一气压传感模块7-3与静压感知孔7-1相连接W用于接收来自静压感知孔7-1 输入的气流，第二气压传感模块7-4与全压感知孔7-2连接W用于接收来自全压感知孔7-2 输入的气流，所述第一气压传感模块7-3和第二气压传感模块7-4均封装在第一气压传感 器7的壳体7-5内。
[0039] 如图4和图5所示，所述支架3包括支架立杆3-1、圆盘3-2和条形板3-3,所述圆 盘3-2固定安装在支架立杆3-1上，所述圆盘3-2上且沿其圆周方向布设有至少两对螺栓 孔3-4,所述条形板3-3通过两个螺栓3-5与一对所述螺栓孔3-4 -一对应连接，所述煤体 盛装管1上套有卡输11，所述条形板3-3上开设有供卡输11上的螺纹连接头11-1伸入的 安装孔3-6。
[0040] 本实施例中，通过调节条形板3-3与圆盘3-2上不同的螺栓孔3-4连接可W改变 条形板3-3与支架立杆3-1的夹角，调节精度可W达到15°，从而改变煤体盛装管1和气体 盛装管2的整体角度，来模拟煤体盛装管1和气体盛装管2在不同方位角处受热气流热扩 散的影响。其结构简单，能够灵活、方便的调节煤体盛装管1和气体盛装管2的整体角度。
[0041] 如图2所示，所述煤体盛装管1的管径小于气体盛装管2的管径 ，所述煤体盛装管 1的一端通过变径接头12与气体盛装管2的一端连接，所述第=阀口 6安装在所述变径接 头12上。
[0042] 如图2所示，所述第一阀口 4通过具有开口的第一盖帽板13安装在所述煤体盛装 管1上，从而方便将第一阀口 4安装在煤体盛装管1上；所述第二阀口 5通过具有开口的第 二盖帽板14安装在所述气体盛装管2上，从而方便将第二阀口 5安装在气体盛装管2上。
[0043] 本实施例中，所述第一阀口 4、第二阀口 5和第S阀口 6均为球阀。
[0044] 如图2所示，所述第一气压传感器7的一端延伸至煤体盛装管1的中屯、轴线M。使 得第一气压传感器7能够扑捉到更真实的压力变化，使实验的结果更加的准确。
[0045] 如图2所示，所述电加热元件10上包裹有一层玻璃纤维保温层16,所述玻璃纤维 保温层16上包裹有一层锡巧层17。通过设置玻璃纤维保温层16和锡巧层17,形成两层 保温层，在提高热量利用效率的同时，也提高了装置的电绝缘特性，保证了实验过程的安全 性。
[0046] 本实施例中，所述煤体盛装管1上开设有多个用于螺纹连接所述第一气压传感器 7的第一螺纹孔，所述气体盛装管2上开设有用于螺纹连接所述第二气压传感器8的第二螺 纹孔和用于螺纹连接所述温度传感器9的第=螺纹孔。通过螺纹连接第一气压传感器7、第 二气压传感器8和温度传感器9,在保证第一气压传感器7、第二气压传感器8和温度传感 器9安装的同时，还能够利用螺纹实现密封目的。
[0047] 如图5所示，所述卡输11包括两个螺栓连接的卡输体11-2,所述螺纹连接头11-1 连接在其中一个卡输体11-2上。
[0048] 本实施例中，该松散煤体内气体热扩散测试用实验装置在使用时，首先是实验的 准备阶段，所述实验的准备阶段具体为：
[0049] 首先选取实验煤样破碎并使用标准筛筛分出5种粒径煤样，并按照粒径大小依次 进行编号为1#、2#、3#、4#、5#。把该实验装置各构件连接好，打开第一盖帽板13把破碎好 的1#煤样装入煤体盛装管1内且位于第一盖帽板13与隔板15之间，然后把实验装置安装 好，同时把第一气压传感器7、第二气压传感器8及温度传感器9安装设置到位，且使煤体盛 装管1和气体盛装管2竖直连接在支架3上，W使煤体盛装管1位于气体盛装管2正上方， 最后在关闭第一阀口 4的条件下，通过第二阀口 5向管路充气并且使压力保持在0.2MPa，采 用涂抹肥皂泡法试验装置整体密封性，然后打开第一阀口 4,气密性试验结束。关闭第二阀 口 5和第=阀口 6,保持气体盛装管2空间密闭，实验准备阶段结束。
[0化日]然后进入实验阶段，具体为：
[0化1] 设定温度控制器的实验温度值，为电加热元件10接通电源给气体盛装管2加热， 通过温度传感器9检测气体盛装管2内气体的温度值，通过第二气压传感器8检测气体 盛装管2内气体压力变化。当气体盛装管2内气体热源温度T达到温度预设值时，比如： 30°C、60°C、90°C、120°C、150°C和200°C中的某一个温度值等，温度控制器为电加热元件10 自动断电停止加热。当气体温度降低时又会自动通电加热W保持气体盛装管2内气体的 相对恒温。当气体盛装管2内气体温度稳定后打开第二阀口 5、第=阀口 6,气体盛装管2 内的热气体会由于浮升力及压差作用经隔板15上的气孔扩散至煤体盛装管1内，通过煤 体盛装管1内的多个第一气压传感器7读取不同测点位置处气体全压E、静压El。则动压
如果假定密度P为常数就可W求出气流速度值
[0化2]然后W测点编号为X轴，速度值为Y轴，绘出实验温度下松散煤体内气体速度V曲 线。其中测点编号即为第一气压传感器7的编号，在本实施例中，第一气压传感器7的数量 为六个，那么测点编号就为六个。通过改变设定热源的温度T，按照上述的步骤进行多次实 验，可W得到多个不同热源温度T下松散煤体内气体流速曲线。比较不同热源温度T情况 下，松散煤体内不同时刻各测点速度V曲线的变化规律，得到热源强度对不同距离处热扩 散的影响规律。
[0化3]然后使用不同粒径的2#、3#、4#、5#煤样，重复^上实验步骤进行多次实验。绘出 不同粒径下某一热源温度T(比如；15(TC)下松散煤体内不同测点处速度V值曲线，并比较 不同粒径情况下，热源温度T一定条件下各测点速度值及其变化规律。
[0化4] 其中，通过第一气压传感器7可W直接检测到反应流动规律的压力参数，第一气 压传感器7精度可W达到IPa，可W检测到细微的热空气在松散煤体内的自扩散效应，提高 了实验装置的精确性和实用性，通过第二气压传感器8可W实时获知气体盛装管2内热气 流的压力。
[0化5] 结合图1和图3,按照顺时针方向依次调整条形板3-3在圆盘3-2上的角度，可W先调整30°，即：使条形板3-3与圆盘3-2上不同的螺栓孔3-4连接，从而改变煤体盛装管 1和气体盛装管2的整体角度，然后再进行上述重复试验，绘出实验管路与支架立杆30°角 度时某一温度、某一粒径下松散煤体内不同测点处气体速度V曲线，然后依次逐渐增大角 度进行实验得到多个不同实验角度下的松散煤体内不同测点处气体速度V曲线，分析得到 不同角度0时对不同距离处热扩散的影响规律。
[0化6] 最后综合粒径分布e、热源强度T、及方位角0下的实验数据，得出粒径、热源、方 位等对松散煤体内不同空间位置处热扩散运移的影响，更好的探究煤火的发展的自卷吸供 氧过程。
[0化7]W上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、变更W及等效结构变换，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：包括用于盛装松散煤体的煤 体盛装管（1)和用于产生热气流的气体盛装管（2)，以及用于支撑所述煤体盛装管（1)和 气体盛装管（2)的支架（3)，所述支架（3)与煤体盛装管（1)连接；所述煤体盛装管（1)的 一端和气体盛装管（2)的一端通过变径接头（12)相连接，所述煤体盛装管（1)的另一端设 置有用于封闭或打开其端部开口的第一阀门（4)，所述气体盛装管（2)的另一端设置有用 于封闭或打开其端部开口的第二阀门（5)，所述变径接头（12)内设置有用于控制煤体盛装 管（1)和气体盛装管（2)连通或关断的第三阀门（6)，所述煤体盛装管（1)内设置有隔板 (15)，所述隔板（15)上开设有供气体盛装管（2)内的热气流进入煤体盛装管（1)的气孔， 所述煤体盛装管（1)上安装有与其相垂直且伸入其内的第一气压传感器（7)，所述气体盛 装管（2)上安装有与其相垂直且伸入其内的第二气压传感器（8)和温度传感器（9)，所述第 一气压传感器（7)伸入煤体盛装管（1)的一端面开设有沿第一气压传感器（7)长度方向布 设的静压感知孔（7-1)，所述第一气压传感器（7)伸入煤体盛装管（1)的部位的侧壁开设有 朝向气体盛装管（2)的全压感知孔（7-2)，所述气体盛装管（2)的外壁缠绕有用于加热其内 部空气的电加热元件（10)。2. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 支架（3)包括支架立杆（3-1)、圆盘（3-2)和条形板（3-3)，所述圆盘（3-2)固定安装在支 架立杆（3-1)上，所述圆盘（3-2)上且沿其圆周方向布设有至少两对螺栓孔（3-4)，所述条 形板（3-3)通过两个螺栓（3-5)与一对所述螺栓孔（3-4) -一对应连接，所述煤体盛装管 (1)上套有卡箍（11)，所述条形板（3-3)上开设有供卡箍（11)上的螺纹连接头（11-1)伸 入的安装孔（3-6)。3. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 煤体盛装管（1)的管径小于气体盛装管（2)的管径。4. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 第一阀门（4)通过具有开口的第一盖帽板（13)安装在所述煤体盛装管（1)上，所述第二阀 门（5)通过具有开口的第二盖帽板（14)安装在所述气体盛装管（2)上。5. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 第一阀门（4)、第二阀门（5)和第三阀门（6)均为球阀。6. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 第一气压传感器（7)延伸至煤体盛装管（1)的中心轴线。7. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 电加热元件（10)上包裹有一层玻璃纤维保温层（16)，所述玻璃纤维保温层（16)上包裹有 一层锡箔层（17)。8. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 煤体盛装管（1)上开设有多个用于螺纹连接所述第一气压传感器（7)的第一螺纹孔，所述 气体盛装管（2)上开设有用于螺纹连接所述第二气压传感器（8)的第二螺纹孔和用于螺纹 连接所述温度传感器（9)的第三螺纹孔。
【专利摘要】本实用新型公开了一种松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，包括煤体盛装管和气体盛装管以及支架，支架与煤体盛装管连接；煤体盛装管一端和气体盛装管一端通过变径接头连接，煤体盛装管另一端设置第一阀门，气体盛装管另一端设置第二阀门，变径接头内设置第三阀门，煤体盛装管内设置隔板，隔板上开设气孔，煤体盛装管上安装第一气压传感器，气体盛装管上安装第二气压传感器和温度传感器，第一气压传感器且伸入煤体盛装管的一端面开设静压感知孔，第一气压传感器且伸入煤体盛装管的部位的侧壁开设全压感知孔，气体盛装管的外壁缠绕有电加热元件。该实验装置的结构简单、实验效果好，能够有效的测试松散煤体内气体热扩散效应。
【IPC分类】G01N25/20
【公开号】CN204694659
【申请号】CN201520402412
【发明人】邓军, 翟小伟, 陈晓坤, 马砺, 金永飞, 肖旸, 程方明, 张华威
【申请人】西安科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月11日
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于松散煤体内气体热扩散技术领域，具体是设及一种松散煤体内气 体热扩散测试用实验装置。
【背景技术】
[0002] 松散破碎煤体会由于各种内外因素的共同作用，在局部形成一个温度高于周围区 域的相对高温区域，高温区域会产生高温气体产物并通过热福射、热传导、热对流效应对周 围的气体进行加热，气体受热后由于密度变化而产生浮力及压力差作用，促使气体向上运 移，周围的气体会填补气体运移产生的空缺。该样就会形成高温点自循环卷吸周围新鲜气 体，促进高温区域向外的发展，最终发展成无法控制的煤自燃火灾，给煤矿的安全生产及作 业人员的安全健康带来极大的危害。
[0003] 现有研究表明氧气供给对煤火发展有极大影响，而目前对供氧动力源方面的研究 多偏重于外界机械漏风供氧，对高温松散煤体因密度差所引起的自卷吸供氧过程的作用机 理及影响因素的研究却很少；而实际过程中松散煤体自卷吸供氧是火区发展及气体产物扩 散运移等过程的重要影响因素。而目前对不同温度下高温区域对周围气体扩散运移的影响 范围，及影响气体热流动运移的温度T、空隙率e、高温点方位0等因素所起作用及其间相 互关系还不够了解。通过松散煤体内高温点周围气体热扩散测试的实验，寻找出不同因素 的重要程度及各因素之间的相互关系，可W更好的了解自燃火灾发展的时空演化规律，并 为煤自燃火灾的预防及控制提供有利的技术支持，成为相关领域技术人员亟待解决的技术 问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种松散煤体内气体热 扩散测试用实验装置。该实验装置的结构简单、实验效果好，能够有效的测试松散煤体内气 体热扩散效应。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是；松散煤体内气体热扩散测试用 实验装置，其特征在于：包括用于盛装松散煤体的煤体盛装管和用于产生热气流的气体盛 装管，W及用于支撑所述煤体盛装管和气体盛装管的支架，所述支架与煤体盛装管连接；所 述煤体盛装管的一端和气体盛装管的一端通过变径接头相连接，所述煤体盛装管的另一端 设置有用于封闭或打开其端部开口的第一阀口，所述气体盛装管的另一端设置有用于封闭 或打开其端部开口的第二阀口，所述变径接头内设置有用于控制煤体盛装管和气体盛装管 连通或关断的第=阀口，所述煤体盛装管内设置有隔板，所述隔板上开设有供气体盛装管 内的热气流进入煤体盛装管的气孔，所述煤体盛装管上安装有与其相垂直且伸入其内的第 一气压传感器，所述气体盛装管上安装有与其相垂直且伸入其内的第二气压传感器和温度 传感器，所述第一气压传感器且伸入煤体盛装管的一端面开设有沿第一气压传感器长度方 向布设的静压感知孔，所述第一气压传感器且伸入煤体盛装管的部位的侧壁开设有朝向气 体盛装管的全压感知孔，所述气体盛装管的外壁缠绕有用于加热其内部空气的电加热元 件。
[0006] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述支架包括支架 立杆、圆盘和条形板，所述圆盘固定安装在支架立杆上，所述圆盘上且沿其圆周方向布设有 至少两对螺栓孔，所述条形板通过两个螺栓与一对所述螺栓孔一一对应连接，所述煤体盛 装管上套有卡输，所述条形板上开设有供卡输上的螺纹连接头伸入的安装孔。
[0007] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述煤体盛装管的 管径小于气体盛装管的管径。
[000引上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述第一阀口通过 具有开口的第一盖帽板安装在所述煤体盛装管上，所述第二阀口通过具有开口的第二盖帽 板安装在所述气体盛装管上。
[0009] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于；所述第一阀口、第二 阀口和第S阀口均为球阀。
[0010] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述第一气压传感 器延伸至煤体盛装管的中屯、轴线。
[0011] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述电加热元件上 包裹有一层玻璃纤维保温层，所述玻璃纤维保温层上包裹有一层锡巧层。
[0012] 上述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述煤体盛装管上 开设有多个用于螺纹连接所述第一气压传感器的第一螺纹孔，所述气体盛装管上开设有用 于螺纹连接所述第二气压传感器的第二螺纹孔和用于螺纹连接所述温度传感器的第=螺 纹孔。
[0013] 本实用新型与现有技术相比具有W下优点：
[0014] 1、本实用新型的结构简单，设计新颖合理。
[0015] 2、本实用新型通过采用电加热带单一热源产生热量来模拟松散煤体内高温区域， 与通过加热松散煤体产热相比，热源区域温度更容易控制；并且通过控制第二阀口的开度， 能够确保进入气体盛装管的气体流量较小从而确保气体盛装管容易保持相对恒温。
[0016] 3、本实用新型通过设置玻璃纤维保温层和锡巧层，形成两层保温层，在提高热量 利用效率的同时，也提高了装置的电绝缘特性，保证了实验过程的安全性。
[0017] 4、本实用新型通过调节条形板与圆盘上不同的螺栓孔连接可W改变条形板与支 架立杆的夹角，调节精度可W达到15°，从而改变煤体盛装管和气体盛装管的整体角度，来 模拟煤体盛装管和气体盛装管在不同方位角处受热气流热扩散的影响，其结构简单，能够 灵活、方便的调节煤体盛装管和气体盛装管的整体角度。
[0018]5、本实用新型的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。
[0019] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0021] 图2为本实用新型煤体盛装管和气体盛装管的连接关系示意图。
[0022] 图3为本实用新型第一气压传感器的结构示意图。
[0023] 图4为本实用新型支架的结构示意图。
[0024] 图5为本实用新型卡输的结构示意图。
[00巧]附图标记说明：
[0026] 1-煤体盛装管； 2-气体盛装管； 3-支架；
[0027] 3-1-支架立杆； 3-2-圆盘； 3-3-条形板；
[0028] 3-4-螺栓孔； 3-5-螺栓； 3-6-安装孔；
[0029] 4-第一阀口； 5-第二阀口； 6-第司词口；
[0030] 7-第一气压传感器； 7-1-静压感知孔； 7-2-全压感知孔；
[0031] 7-3-第一气压传感模块；7-4-第二气压传感模块；7-5-壳体；
[0032] 8-第二气压传感器； 9-温度传感器； 10-电加热元件；
[0033] 11-卡输； 11-1-螺纹连接头； 11-2-卡输体；
[0034] 12-变径接头； 13-第一盖帽板； 14-第二盖帽板；
[0035] 15 一隔板； 16-玻璃纤维保温层； 17-锡巧层。
【具体实施方式】
[0036] 如图1、图2和图3所示的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，包括用于盛装 松散煤体的煤体盛装管1和用于产生热气流的气体盛装管2,W及用于支撑所述煤体盛装 管1和气体盛装管2的支架3,所述支架3与煤体盛装管1连接；所述煤体盛装管1的一端 和气体盛装管2的一端通过变径接头12相连接，所述煤体盛装管1的另一端设置有用于封 闭或打开其端部开口的第一阀口 4,所述气体盛装管2的另一端设置有用于封闭或打开其 端部开口的第二阀口 5,所述变径接头12内设置有用于控制煤体盛装管1和气体盛装管2 连通或关断的第=阀口 6,所述煤体盛装管1内设置有隔板15,所述隔板15上开设有供气 体盛装管2内的热气流进入煤体盛装管1的气孔，所述气孔的孔径小于煤体粒径，能够阻止 煤体通过，所述煤体盛装管1上安装有与其相垂直且伸入其内的第一气压传感器7,所述气 体盛装管2上安装有与其相垂直且伸入其内的第二气压传感器8和温度传感器9，所述第一 气压传感器7且伸入煤体盛装管1的一端面开设有沿第一气压传感器7长度方向布设的静 压感知孔7-1，所述第一气压传感器7且伸入煤体盛装管1的部位的侧壁开设有朝向气体盛 装管2的全压感知孔7-2,所述气体盛装管2的外壁缠绕有用于加热其内部空气的电加热元 件10。
[0037]本实施例中，通过采用电加热带单一热源产生热量来模拟松散煤体内高温区域， 与通过加热松散煤体产热相比，热源区域温度更容易控制；并且通过控制第二阀口 5的开 度，能够确保进入气体盛装管2的气体流量较小从而确保气体盛装管2容易保持相对恒温。 [003引本实施例中，所述第一气压传感器7包括第一气压传感模块7-3和第二气压传感 模块7-4,第一气压传感模块7-3与静压感知孔7-1相连接W用于接收来自静压感知孔7-1 输入的气流，第二气压传感模块7-4与全压感知孔7-2连接W用于接收来自全压感知孔7-2 输入的气流，所述第一气压传感模块7-3和第二气压传感模块7-4均封装在第一气压传感 器7的壳体7-5内。
[0039] 如图4和图5所示，所述支架3包括支架立杆3-1、圆盘3-2和条形板3-3,所述圆 盘3-2固定安装在支架立杆3-1上，所述圆盘3-2上且沿其圆周方向布设有至少两对螺栓 孔3-4,所述条形板3-3通过两个螺栓3-5与一对所述螺栓孔3-4 -一对应连接，所述煤体 盛装管1上套有卡输11，所述条形板3-3上开设有供卡输11上的螺纹连接头11-1伸入的 安装孔3-6。
[0040] 本实施例中，通过调节条形板3-3与圆盘3-2上不同的螺栓孔3-4连接可W改变 条形板3-3与支架立杆3-1的夹角，调节精度可W达到15°，从而改变煤体盛装管1和气体 盛装管2的整体角度，来模拟煤体盛装管1和气体盛装管2在不同方位角处受热气流热扩 散的影响。其结构简单，能够灵活、方便的调节煤体盛装管1和气体盛装管2的整体角度。
[0041] 如图2所示，所述煤体盛装管1的管径小于气体盛装管2的管径 ，所述煤体盛装管 1的一端通过变径接头12与气体盛装管2的一端连接，所述第=阀口 6安装在所述变径接 头12上。
[0042] 如图2所示，所述第一阀口 4通过具有开口的第一盖帽板13安装在所述煤体盛装 管1上，从而方便将第一阀口 4安装在煤体盛装管1上；所述第二阀口 5通过具有开口的第 二盖帽板14安装在所述气体盛装管2上，从而方便将第二阀口 5安装在气体盛装管2上。
[0043] 本实施例中，所述第一阀口 4、第二阀口 5和第S阀口 6均为球阀。
[0044] 如图2所示，所述第一气压传感器7的一端延伸至煤体盛装管1的中屯、轴线M。使 得第一气压传感器7能够扑捉到更真实的压力变化，使实验的结果更加的准确。
[0045] 如图2所示，所述电加热元件10上包裹有一层玻璃纤维保温层16,所述玻璃纤维 保温层16上包裹有一层锡巧层17。通过设置玻璃纤维保温层16和锡巧层17,形成两层 保温层，在提高热量利用效率的同时，也提高了装置的电绝缘特性，保证了实验过程的安全 性。
[0046] 本实施例中，所述煤体盛装管1上开设有多个用于螺纹连接所述第一气压传感器 7的第一螺纹孔，所述气体盛装管2上开设有用于螺纹连接所述第二气压传感器8的第二螺 纹孔和用于螺纹连接所述温度传感器9的第=螺纹孔。通过螺纹连接第一气压传感器7、第 二气压传感器8和温度传感器9,在保证第一气压传感器7、第二气压传感器8和温度传感 器9安装的同时，还能够利用螺纹实现密封目的。
[0047] 如图5所示，所述卡输11包括两个螺栓连接的卡输体11-2,所述螺纹连接头11-1 连接在其中一个卡输体11-2上。
[0048] 本实施例中，该松散煤体内气体热扩散测试用实验装置在使用时，首先是实验的 准备阶段，所述实验的准备阶段具体为：
[0049] 首先选取实验煤样破碎并使用标准筛筛分出5种粒径煤样，并按照粒径大小依次 进行编号为1#、2#、3#、4#、5#。把该实验装置各构件连接好，打开第一盖帽板13把破碎好 的1#煤样装入煤体盛装管1内且位于第一盖帽板13与隔板15之间，然后把实验装置安装 好，同时把第一气压传感器7、第二气压传感器8及温度传感器9安装设置到位，且使煤体盛 装管1和气体盛装管2竖直连接在支架3上，W使煤体盛装管1位于气体盛装管2正上方， 最后在关闭第一阀口 4的条件下，通过第二阀口 5向管路充气并且使压力保持在0.2MPa，采 用涂抹肥皂泡法试验装置整体密封性，然后打开第一阀口 4,气密性试验结束。关闭第二阀 口 5和第=阀口 6,保持气体盛装管2空间密闭，实验准备阶段结束。
[0化日]然后进入实验阶段，具体为：
[0化1] 设定温度控制器的实验温度值，为电加热元件10接通电源给气体盛装管2加热， 通过温度传感器9检测气体盛装管2内气体的温度值，通过第二气压传感器8检测气体 盛装管2内气体压力变化。当气体盛装管2内气体热源温度T达到温度预设值时，比如： 30°C、60°C、90°C、120°C、150°C和200°C中的某一个温度值等，温度控制器为电加热元件10 自动断电停止加热。当气体温度降低时又会自动通电加热W保持气体盛装管2内气体的 相对恒温。当气体盛装管2内气体温度稳定后打开第二阀口 5、第=阀口 6,气体盛装管2 内的热气体会由于浮升力及压差作用经隔板15上的气孔扩散至煤体盛装管1内，通过煤 体盛装管1内的多个第一气压传感器7读取不同测点位置处气体全压E、静压El。则动压
如果假定密度P为常数就可W求出气流速度值
[0化2]然后W测点编号为X轴，速度值为Y轴，绘出实验温度下松散煤体内气体速度V曲 线。其中测点编号即为第一气压传感器7的编号，在本实施例中，第一气压传感器7的数量 为六个，那么测点编号就为六个。通过改变设定热源的温度T，按照上述的步骤进行多次实 验，可W得到多个不同热源温度T下松散煤体内气体流速曲线。比较不同热源温度T情况 下，松散煤体内不同时刻各测点速度V曲线的变化规律，得到热源强度对不同距离处热扩 散的影响规律。
[0化3]然后使用不同粒径的2#、3#、4#、5#煤样，重复^上实验步骤进行多次实验。绘出 不同粒径下某一热源温度T(比如；15(TC)下松散煤体内不同测点处速度V值曲线，并比较 不同粒径情况下，热源温度T一定条件下各测点速度值及其变化规律。
[0化4] 其中，通过第一气压传感器7可W直接检测到反应流动规律的压力参数，第一气 压传感器7精度可W达到IPa，可W检测到细微的热空气在松散煤体内的自扩散效应，提高 了实验装置的精确性和实用性，通过第二气压传感器8可W实时获知气体盛装管2内热气 流的压力。
[0化5] 结合图1和图3,按照顺时针方向依次调整条形板3-3在圆盘3-2上的角度，可W先调整30°，即：使条形板3-3与圆盘3-2上不同的螺栓孔3-4连接，从而改变煤体盛装管 1和气体盛装管2的整体角度，然后再进行上述重复试验，绘出实验管路与支架立杆30°角 度时某一温度、某一粒径下松散煤体内不同测点处气体速度V曲线，然后依次逐渐增大角 度进行实验得到多个不同实验角度下的松散煤体内不同测点处气体速度V曲线，分析得到 不同角度0时对不同距离处热扩散的影响规律。
[0化6] 最后综合粒径分布e、热源强度T、及方位角0下的实验数据，得出粒径、热源、方 位等对松散煤体内不同空间位置处热扩散运移的影响，更好的探究煤火的发展的自卷吸供 氧过程。
[0化7]W上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、变更W及等效结构变换，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：包括用于盛装松散煤体的煤 体盛装管（1)和用于产生热气流的气体盛装管（2)，以及用于支撑所述煤体盛装管（1)和 气体盛装管（2)的支架（3)，所述支架（3)与煤体盛装管（1)连接；所述煤体盛装管（1)的 一端和气体盛装管（2)的一端通过变径接头（12)相连接，所述煤体盛装管（1)的另一端设 置有用于封闭或打开其端部开口的第一阀门（4)，所述气体盛装管（2)的另一端设置有用 于封闭或打开其端部开口的第二阀门（5)，所述变径接头（12)内设置有用于控制煤体盛装 管（1)和气体盛装管（2)连通或关断的第三阀门（6)，所述煤体盛装管（1)内设置有隔板 (15)，所述隔板（15)上开设有供气体盛装管（2)内的热气流进入煤体盛装管（1)的气孔， 所述煤体盛装管（1)上安装有与其相垂直且伸入其内的第一气压传感器（7)，所述气体盛 装管（2)上安装有与其相垂直且伸入其内的第二气压传感器（8)和温度传感器（9)，所述第 一气压传感器（7)伸入煤体盛装管（1)的一端面开设有沿第一气压传感器（7)长度方向布 设的静压感知孔（7-1)，所述第一气压传感器（7)伸入煤体盛装管（1)的部位的侧壁开设有 朝向气体盛装管（2)的全压感知孔（7-2)，所述气体盛装管（2)的外壁缠绕有用于加热其内 部空气的电加热元件（10)。2. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 支架（3)包括支架立杆（3-1)、圆盘（3-2)和条形板（3-3)，所述圆盘（3-2)固定安装在支 架立杆（3-1)上，所述圆盘（3-2)上且沿其圆周方向布设有至少两对螺栓孔（3-4)，所述条 形板（3-3)通过两个螺栓（3-5)与一对所述螺栓孔（3-4) -一对应连接，所述煤体盛装管 (1)上套有卡箍（11)，所述条形板（3-3)上开设有供卡箍（11)上的螺纹连接头（11-1)伸 入的安装孔（3-6)。3. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 煤体盛装管（1)的管径小于气体盛装管（2)的管径。4. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 第一阀门（4)通过具有开口的第一盖帽板（13)安装在所述煤体盛装管（1)上，所述第二阀 门（5)通过具有开口的第二盖帽板（14)安装在所述气体盛装管（2)上。5. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 第一阀门（4)、第二阀门（5)和第三阀门（6)均为球阀。6. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 第一气压传感器（7)延伸至煤体盛装管（1)的中心轴线。7. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 电加热元件（10)上包裹有一层玻璃纤维保温层（16)，所述玻璃纤维保温层（16)上包裹有 一层锡箔层（17)。8. 根据权利要求1所述的松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，其特征在于：所述 煤体盛装管（1)上开设有多个用于螺纹连接所述第一气压传感器（7)的第一螺纹孔，所述 气体盛装管（2)上开设有用于螺纹连接所述第二气压传感器（8)的第二螺纹孔和用于螺纹 连接所述温度传感器（9)的第三螺纹孔。
【专利摘要】本实用新型公开了一种松散煤体内气体热扩散测试用实验装置，包括煤体盛装管和气体盛装管以及支架，支架与煤体盛装管连接；煤体盛装管一端和气体盛装管一端通过变径接头连接，煤体盛装管另一端设置第一阀门，气体盛装管另一端设置第二阀门，变径接头内设置第三阀门，煤体盛装管内设置隔板，隔板上开设气孔，煤体盛装管上安装第一气压传感器，气体盛装管上安装第二气压传感器和温度传感器，第一气压传感器且伸入煤体盛装管的一端面开设静压感知孔，第一气压传感器且伸入煤体盛装管的部位的侧壁开设全压感知孔，气体盛装管的外壁缠绕有电加热元件。该实验装置的结构简单、实验效果好，能够有效的测试松散煤体内气体热扩散效应。
【IPC分类】G01N25/20
【公开号】CN204694659
【申请号】CN201520402412
【发明人】邓军, 翟小伟, 陈晓坤, 马砺, 金永飞, 肖旸, 程方明, 张华威
【申请人】西安科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月11日
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