[发明专利]一种煤导热系数的测量装置及方法

权利要求书

1.一种煤导热系数的测量装置，其特征在于，包括：

筒体(1)；筒体(1)的一端为开口端；

第一隔热透气板(2)、第二隔热透气板(3)和第三隔热透气板；均横向于筒体(1)的延伸方向依次设置在筒体(1)内，且第三隔热透气板可拆卸设在筒体(1)的开口端处；

模拟气体传输管(4)；设置于筒体(1)非开口端与第一隔热透气板(2)之间，模拟气体传输管(4)还连接有模拟气体供应装置(10)；

煤样(5)；填充于第二隔热透气板(3)与第三隔热透气板之间；

风量可调的风机(6)；设置于第一隔热透气板(2)和第二隔热透气板(3)之间，用于将模拟气体传输管(4)内的气体输送至煤样(5)内部；

加热装置(7)；配置用于给模拟气体传输管(4)以及煤样(5)进行加热；

多个温度传感器(8)；均设置于筒体(1)筒壁用于监测筒体外表面的温度和筒体(1)中心的温度参数，同时将采集的数据传输到数据处理模块(9)；

数据处理模块(9)；用于接收温度传感器(8)采集的数据，记录数据并进行导热系数的计算。

2.如权利要求1所述的煤导热系数的测量装置，其特征在于，所述加热装置(7)为加热棒，所述加热棒沿筒体(1)的水平中心轴方向设置，分别设置于第一隔热透气板(2)与筒体(1)端部之间以及第二隔热透气板(3)与第三隔热透气板之间。

3.如权利要求1所述的煤导热系数的测量装置，其特征在于，所述模拟气体传输管(4)为螺旋中空管。

4.如权利要求1所述的煤导热系数的测量装置，其特征在于，所述第一隔热透气板(2)、第二隔热透气板(3)以及第三隔热透气板均为带孔隔热板，该带孔隔热板上还设有一层透气滤纸。

5.如权利要求1所述的煤导热系数的测量装置，其特征在于，所述筒体(1)为铜质圆筒。

6.如权利要求1-5任意一项所述煤导热系数的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤:

准备煤导热系数的测量装置；

打开第三隔热透气板，在第二隔热透气板(3)与第三隔热透气板之间填充煤样(5)，然后盖合第三隔热透气板；

打开模拟气体供应装置(10)，使整个装置充满模拟气体，保证实验环境与真实环境一致性；

打开风量可调的风机(6)，启动加热装置(7)，

通过多个温度传感器(8)监测筒体外表面的温度和筒体(1)中心的温度参数，同时将采集的数据传输到数据处理模块(9)，数据处理模块记录每个温度传感器(8)的数据，并对数据进行处理获得煤在不同风速的影响下的导热系数λ；

数据处理模块采用以下公式获得煤的导热系数；

其中R表示圆筒半径；

t_c表示筒体中心的温度，t_w表示筒体外表面温度；t_c和t_w可以通过检测获得；q_v表示热源强度，q_v、R、t_c、t_w都已知，因此可以计算获得煤在不同风速的影响下的导热系数λ。

7.如权利要求6所述的煤导热系数的测量方法，其特征在于，煤的导热系数λ的计算公式的获得方法如下：

根据柱坐标系的导热微分方程，对于稳态导热的微分方程简化得

其中r表示圆筒的径向距离；q_v表示热源强度；λ表示导热系数，t表示圆筒相应的径向位置对应温度；

对上式进行两次积分化简分别得，

根据边界条件，在r＝0时，dt/dr＝0。可得C₁＝0；利用另一个边界条件，在r＝R时，t＝t_w，可得此时圆柱体内温度分布

化简得在实验装置中，可测得加热装置的温度t_c，即t＝t_c时，有r＝0。

综上所述煤的导热系数公式为：