[发明专利]矿井火灾时期巷道通风热阻力测定的实验装置及实验方法

说明书

矿井火灾时期巷道通风热阻力测定的实验装置及实验方法，包括通风机、第一钢管、燃烧炉、电加热管、保温炉、入口风速传感器、入口压力传感器、入口温湿度传感器、第二钢管、出口风速传感器、出口温湿度传感器、出口压力传感器、压力采集模块、温湿度采集模块、风速采集模块、数据储存模块、升温控制模块；矿井火灾时期巷道通风热阻力测定的实验方法，包括以下步骤：步骤1，搭建实验装置；步骤2，检查实验装置连接是否正常，同时检查密封性；步骤3，点燃可燃物，记录数据；步骤4，通过电加热管加热，记录数据；步骤5，整理实验数据；步骤6，绘制曲线。本发明对矿井制定井下灾害预防措施和灾变时期通风决策与避灾路线的选择具有重要意义。

技术领域

本发明涉及矿井火灾防治技术领域，具体涉及矿井火灾时期巷道通风热阻力测定的实验装置及实验方法。

背景技术

矿井火灾是煤矿开采生产工作的主要自然灾害之一。井下火灾的发生会毁坏煤炭资源和设备，因为井下空气供给有限，可燃物难以完全燃烧，产生大量的高温烟流和有害气体，威胁工人的生命安全，甚至会诱发矿井瓦斯、煤尘爆炸造成更大危害。

当井下发生火灾时，产生的高温烟流可能使矿井原有的通风系统遭到破坏，造成风流紊乱，给火灾时期通风决策带来困难。矿井火灾时期通风研究的主要问题之一就是井巷通风热阻力的测定，以往针对热阻力的实验研究主要是集中在局部火灾燃烧的阻力特性描述上，现有理论把火区阻力的分为燃烧区产生的热膨胀阻力和火焰对风流流动的局部障碍阻力，提出了运用能量－动量方程对火区燃烧点产生的节流局部热阻力的计算。升温风流的热阻力和常温风流的阻力在计算上没有区别，仍然包括摩擦(热)阻力和局部(热)阻力，所不同的是同时应附加火燃烟气外来风源阻力。由于矿井火灾发生时，很难实测井巷通风热阻力，所以常通过实验室仿真模拟计算矿井火灾巷道通风热阻力。

目前针对矿井巷道通风热阻力的实验并没有对混合烟流热风流和单纯热风流做区分，不能连续采集温湿度、压力、风速等相关基础参数。

发明内容

本发明的目的在于提供矿井火灾时期巷道通风热阻力测定的实验装置，能够通过实验装置模拟矿井火源燃烧过程，分析测定矿井火灾时期巷道通风热阻力，为矿井火灾时期通风决策和避灾路线选择提供准确的依据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种矿井火灾时期巷道通风热阻力测定的实验装置，包括第一钢管、第二钢管及保温炉，所述第一钢管入口端与通风机相连，第二钢管的出口端与保温炉一侧螺接，保温炉另一侧与第二钢管入口端螺接，第一钢管和第二钢管用于提供风流通道，模拟矿井井下巷道，在第二钢管入口端内腔依次设置有入口温湿度传感器、入口压力传感器及入口风速传感器，且入口风速传感器靠近保温炉一侧设置，在第二钢管的出口端内腔依次设置有出口压力传感器、出口温湿度传感器及出口风速传感器，且出口风速传感器靠近入口温湿度传感器一侧设置，所述入口风速传感器与出口风速传感器输出端通过信号传输线与风速采集模块相连，所述入口压力传感器与出口压力传感器输出端通过信号传输线与压力采集模块相连，所述入口温湿度传感器与出口温湿度传感器输出端通过信号传输线与温湿度采集模块相连，所述压力采集模块、温湿采集模块及风速采集模块均与数据储存模块相连，数据储存模块通过数据线与计算机连接，所述保温炉底端设置有燃烧炉，燃烧炉顶部保温炉侧壁安装有电热加管，电加热管与耐热导线一端连接，耐热导线另一端贯穿保温炉顶部与升温控制模块相连。

所述电加热管为铜管与电热丝制成的发热元件，所述电热丝安装于铜管内部，且通过耐高温导线与升温控制模块连接，用于提供稳定的热源，模拟在无烟流状态下矿井火灾中的热源。

所述入口温湿度传感器与保温炉外侧壁之间的距离为1.0-1.2m，出口温湿度传感器与第二钢管端头的距离为0.2-0.3m；所述入口压力传感器与保温炉外侧壁之间的距离为0.9-1.0m，出口压力传感器与第二钢管端头之间的距离为0.1-0.2m；所述入口风速传感器与保温炉外侧壁之间的距离为0.8-0.9m，出口风速传感器与第二钢管端头之间的距离为0.3-0.4m。