不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置制造方法及图纸

技术编号:19742644 阅读:20 留言:0更新日期:2018-12-12 04:17
本发明专利技术涉及一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置,通过此装置可探究非接触式火焰对煤样的引燃情况。该实验装置包括箱体、火焰加热组件、煤样放置组件和检测组件;箱体设有实验平台、导气孔、排烟管道;火焰加热组件包括燃料罐和本生灯,本生灯与燃料罐通过导管连接;煤样放置组件包括伸缩杆、支杆、轨道和试样皿;轨道设置在实验平台上,伸缩杆设置在实验平台上;伸缩杆上设置有支杆,支杆末端放置有试样皿;检测组件设置在箱体内,包括质量传感器、光电热电偶、辐射热流计、气体传感器和摄像头;质量传感器设置在支杆的末端,光电热电偶、辐射热流计、气体传感器均设置在支杆上,摄像头设置在箱体上方。

【技术实现步骤摘要】
不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置
本专利技术涉及煤炭燃烧实验装置领域,具体涉及一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置。
技术介绍
矿井火灾是一种严重的矿井灾害事故,每年造成大量的资源浪费与人员财产损失。在矿井煤炭燃烧事故中,因瓦斯燃烧直接或间接引燃煤体的事故占较大的比例。在大量的煤矿瓦斯与煤自燃火灾中,煤样并没有直接和瓦斯产生的火焰接触,且区域温度也没有达到煤的燃点,但仍然出现了煤炭被引燃的现象。瓦斯燃烧后产生的火焰与实验室条件下的射流火基本类似,故探究射流火强度对煤炭引燃的影响因素,及煤样在升温过程中各种参数的变化情况,对探究井下瓦斯与煤耦合燃烧具有十分重大的意义。射流火是基本的扩散火焰类型之一,也是火焰传播过程中最常见的表现形式,具体为可燃气体在与空气混和后,经点火源作用产生的燃烧现象。如果可燃气体的流速低于临界值,气体流动呈层流状态,可燃气体与空气的混合以分子扩散的方式在薄火烙面内发生,在火焰面上的空间固定不动,是为射流火焰。瓦斯燃烧后火焰产生一定的热辐射,此时虽然火焰外焰没有与煤直接接触,但其产生的热辐射仍可能引起煤炭燃烧,不同强度的火焰提供的热辐射不同,不同距离下煤样所受的热辐射也不尽相同,因此煤的燃烧情况也各不相同,通过检测煤样在此过程中的特性参数的变化情况,就可反向推测煤样的受热情况。现阶段监测煤样燃烧影响因素的方法与装置主要集中在煤炭自燃与外界温度与气体对煤炭燃烧的影响上面,很少涉及到非接触式的热辐射对煤样引燃情况的探究。
技术实现思路
本专利技术的目的是探究非接触式火焰对煤样的引燃情况,从而提供一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置。本专利技术的技术方案是:一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置,包括箱体、火焰加热组件、煤样放置组件和检测组件;所述箱体底部设置有实验平台,侧面设有导气孔,顶端设置有排烟管道;所述火焰加热组件包括燃料罐和本生灯,所述燃料罐设置在箱体外,所述本生灯设置在箱体内,且与燃料罐通过导管连接,所述本生灯的火焰出口处设置有火焰形状控制装置;所述煤样放置组件设置在箱体内,包括伸缩杆、支杆、轨道和试样皿;所述轨道设置在实验平台上,所述伸缩杆设置在实验平台上,且通过轨道在实验平台上移动;所述伸缩杆上设置有支杆,支杆末端放置有试样皿;所述检测组件设置在箱体内,包括质量传感器、光电热电偶、辐射热流计、气体传感器和摄像头;所述质量传感器设置在支杆的末端,且设置在试样皿的下端,所述光电热电偶、辐射热流计、气体传感器均设置在支杆上,所述摄像头设置在箱体顶端。进一步地,为有效阻止火焰蔓延至燃料罐,所述导管上还设置有阻火器,同时,所述燃料罐的出口处还设置有流量开关,可调节火焰大小,改变煤样所受到的热辐射强度。进一步地,所述伸缩杆、支杆和试样皿的表面涂有耐热涂层,耐热涂层可有效降低火焰产生的热传导,降低温度,防治因直接接触可能导致的热损伤。进一步地,所述箱体的顶端为棱锥形状,可更大程度的聚拢烟气。进一步地,所述箱体采用石英玻璃制成,便于观察实验进展;箱体左侧板的一边与前侧板铰接,实现左侧板的打开与闭合。进一步地,为加快排烟速度,所述排烟管道内设置有风机。进一步地,所述导管为橡胶导管。进一步地,所述伸缩杆上设置有套杆,调节伸缩杆的长度。进一步地,所述轨道上设有标识刻度线,可准确调节距离,改变煤样受到的热辐射强度。进一步地,所述排烟管道的开口位于射流火焰上方。本专利技术与现有技术相比,具有以下技术效果:1.本专利技术通过火焰热辐射引燃煤样,检测此过程中的煤样温度、性状、气体产物等数据的变化情况,建立矿井中多场耦合模型,探究瓦斯燃烧火焰引燃煤层的临界条件,研究瓦斯燃烧热辐射与煤自燃的耦合致灾机理,对探究煤矿瓦斯与煤复合燃烧灾害具有应用价值。2.通过本专利技术装置可获取瓦斯火焰如何在非接触煤时引燃煤层、火焰热辐射引燃煤层的临界条件、煤样在此过程中物理性质发生的变化、发生的化学反应及其气体产物的变化情况,进而建立矿井瓦斯火灾火焰模型,为瓦斯而引发的煤自燃热动力灾害发展的条件及有效识别信息提供依据,为以后实现灾害发生发展的准确判识与评价,以减少救援人员伤害、提高救灾的安全性和救灾效率提供了一定的理论基础。3.本专利技术提供了一种基于不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置,其目的在于探究不同强度射流火热辐射对煤的引燃情况,可以准确测定煤样的受热辐射变化特征、煤燃烧的特征温度点、表观特性实时变化特性、标志性气体CO随时间和温度的变化特性等。本装置可测量不同强度的射流火热辐射对煤样的引燃情况,并可实现温度、热辐射、质量等的精准测量,结构简单,操作便捷,成本较低。4.本专利技术所提供的测试装置整体结构简单,材料成本较低,运行稳定,测量精度较高,测量数据较为全面,本装置在测定不同强度的射流火热辐射引燃煤样领域有较大应用。5.本专利技术采用本生灯提供射流火,火焰温度高,稳定且污染较小。通过控制火焰强度与改变煤样和火焰间的距离来控制煤样所接受到的火焰强度,可实现较为精确地定量。6.本专利技术各传感器采用非接触式测量,精度高,性能稳定,使用寿命长。附图说明图1为本专利技术不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置结构图;图2为本专利技术不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置正视图;图3本专利技术不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置局部结构图;图4本专利技术火焰形状控制装置示意图一;图5本专利技术火焰形状控制装置示意图二;图6本专利技术火焰形状控制装置示意图三。附图标记:1-燃料罐,2-阻火器,3-导管,4-实验平台,5-套杆,6-伸缩杆,7-试样皿,8-排烟管道,9-风机,10-摄像头,11-光电热电偶,12-气体传感器,13-辐射热流计,14-导气孔,15-轨道,16-本生灯,17-质量传感器,18-支杆,19-流量开关,20-箱体,21-火焰形状控制装置。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的内容作进一步详细描述:本专利技术公开了一种基于不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置,其目的在于探究不同强度射流火焰热辐射对煤的引燃情况,可以准确测定煤样的受热辐射变化特征、煤燃烧的特征温度点、表观特性实时变化特性、标志性气体CO随时间和温度的变化特性等。本装置可测量不同强度的射流火热辐射对煤样的引燃情况,并可实现温度、热辐射、质量等的精准测量,结构简单,操作便捷,成本较低。如图1至图3所示,本专利技术装置主要由箱体20、火焰加热组件、煤样放置组件和检测组件组成。火焰加热组件主要提供射流火焰,并可以通过阀门(流量开关19)控制火焰强度的大小;煤样放置组件主要放置实验煤样,调节煤样与火焰之间的间距;检测组件主要检测煤样燃烧过程中的各种参数。箱体20采用厚度不小于10mm的石英玻璃制成,具有强度高、硬度大、耐高温、安全性能高等特点,且能够很好的对实验整体流程进行观测。箱体20整体处于密闭状态,底部设置有实验平台4,侧面设有多个导气孔14。箱体20整体除导气孔14外均封闭完好,将实验干扰降到最低。箱体20左侧板的一边与箱体20前侧板铰接,实现左侧板的打开与闭合,左侧板的其余三边与箱体的相接处设有硅胶密封条,保证箱体的密封性。箱体20上部为棱锥形状,更大程度的聚拢烟气。在箱体20上端设置排烟管道8,排烟管道8连接至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置,其特征在于:包括箱体(20)、火焰加热组件、煤样放置组件和检测组件;所述箱体(20)底部设置有实验平台(4),侧面设有导气孔(14),顶端设置有排烟管道(8);所述火焰加热组件包括燃料罐(1)和本生灯(16),所述燃料罐(1)设置在箱体(20)外,所述本生灯(16)设置在箱体(20)内,且与燃料罐(1)通过导管(3)连接,所述本生灯(16)火焰出口处设置有火焰形状控制装置(21);所述煤样放置组件设置在箱体(20)内,包括伸缩杆(6)、支杆(18)、轨道(15)和试样皿(7);所述轨道(15)设置在实验平台(4)上,所述伸缩杆(6)设置在实验平台(4)上,且可通过轨道(15)在实验平台(4)上移动;所述伸缩杆(6)上设置有支杆(18),支杆(18)的末端放置有试样皿(7);所述检测组件设置在箱体(20)内,包括质量传感器(17)、光电热电偶(11)、辐射热流计(13)、气体传感器(12)和摄像头(10);所述质量传感器(17)设置在支杆(18)的末端,且设置在试样皿(7)的下端,所述光电热电偶(11)、辐射热流计(13)、气体传感器(12)均设置在支杆(18)上,所述摄像头(10)设置在箱体(20)顶端。...

【技术特征摘要】
1.一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置,其特征在于:包括箱体(20)、火焰加热组件、煤样放置组件和检测组件;所述箱体(20)底部设置有实验平台(4),侧面设有导气孔(14),顶端设置有排烟管道(8);所述火焰加热组件包括燃料罐(1)和本生灯(16),所述燃料罐(1)设置在箱体(20)外,所述本生灯(16)设置在箱体(20)内,且与燃料罐(1)通过导管(3)连接,所述本生灯(16)火焰出口处设置有火焰形状控制装置(21);所述煤样放置组件设置在箱体(20)内,包括伸缩杆(6)、支杆(18)、轨道(15)和试样皿(7);所述轨道(15)设置在实验平台(4)上,所述伸缩杆(6)设置在实验平台(4)上,且可通过轨道(15)在实验平台(4)上移动;所述伸缩杆(6)上设置有支杆(18),支杆(18)的末端放置有试样皿(7);所述检测组件设置在箱体(20)内,包括质量传感器(17)、光电热电偶(11)、辐射热流计(13)、气体传感器(12)和摄像头(10);所述质量传感器(17)设置在支杆(18)的末端,且设置在试样皿(7)的下端,所述光电热电偶(11)、辐射热流计(13)、气体传感器(12)均设置在支杆(18)上,所述摄像头(10)设置在箱体(20)顶端。2.根据权利要求1所述不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:张玉涛张园勃李启鹏李亚清史学强刘宇睿杨超萍张静
申请(专利权)人:西安科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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