一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置制造方法及图纸

一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置，属于煤矿井下火灾防治领域。本实用新型专利技术的一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置，包括空气泵、导气管、转子流量计、隔热棉、热电偶、反应罐、降温层、O2传感器、CO传感器、CO2传感器、笔记本电脑、温度采集模块、加热管；空气泵、转子流量计和反应罐之间通过导气管连接；反应罐设有进气口、排气口、热电偶插口和加热管插口；工作时，启动空气泵，空气经转子流量计送至反应罐；启动加热管开关，加热反应罐中的可燃物，热电偶采集反应罐内的温度；O2传感器、CO传感器、CO2传感器采集反应罐中气体的浓度。本实用新型专利技术可以实现快速、准确测定煤矿井下可燃物燃烧特性曲线，为矿井火灾仿真计算提供科学的理论依据。

A measuring device for combustion characteristic curve of coal mine combustibles

A measuring device for combustion characteristic curve of coal mine combustibles belongs to the field of fire prevention and control in coal mine. Measuring device of the utility model relates to a coal mine underground fuel combustion characteristics, including air pump, air duct, rotor flowmeter, thermocouple, heat insulation cotton, reaction tank, cooling layer, O2 sensor, CO sensor, CO2 sensor, notebook computer, temperature acquisition module, heating tube; between air pump, rotor flowmeter and reaction the tank is connected with the guide tube; the reaction tank is provided with an air inlet, outlet, thermocouple socket and heating tube socket; when the starting air pump, the air through the rotor flowmeter sent to the reaction tank; starting the heating switch, fuel heating in the reaction tank, the thermocouple acquisition in the reaction tank temperature; O2 gas concentration sensor, CO the sensor and the CO2 sensor in the reaction tank. The utility model can quickly and accurately determine the combustion characteristic curve of coal mine combustibles, and provide a scientific theoretical basis for the simulation calculation of mine fire.

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置
本专利技术属于煤矿井下火灾防治领域，特别是涉及一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置。
技术介绍
矿井的火源燃烧特性、放热量和生成气体的变化规律是矿井火灾风流动态模拟的前提，其计算方法分为三类：第一类，建立能反映矿井火灾及燃烧环境复杂多变因素影响的火源燃烧数学模型，经求解获得火源状态的参数值；第二类，对矿井火灾进行简单分类，以便于分别描述矿井火源的燃烧特性，提供放热量、烟流生成浓度等计算结果；第三类，根据实验矿井的火灾实验，做出各种环境下燃烧的相应火源燃烧特性曲线，为风流动态模拟提供随时间变化的火源热量释放和燃烧气体的生成量。总的来说，第一类以较精确的数学模型来描述不同火源的燃烧特性，但直到如今仍存在着难以解决的困难，同时在实际矿井火灾条件下，对井下环境和火源燃烧状况的粗略了解与精确建模和求解方法并不匹配，仍会造成很大的误差，所以难以在实际矿井火灾中得到应用；第二类简单分类法尽管能简化很多参数，但计算结果误差较大；第三类火源燃烧特性曲线是一种有发展前途的方法，在现代技术和实验水平的条件下，应用此方法必须在实验矿井条件下进行各种火灾实验，需要大量的资金，当前我国还没有用于矿井火灾实验的矿井，但是通过实验室实验的方式模拟矿井火源的燃烧过程同样可以得到近似的煤矿井下可燃物的燃烧特性曲线，选择火源燃烧特性曲线来对矿井火灾进行仿真计算更能真实反映火灾烟流温度随时间的变化规律，是当前火灾仿真技术的主要发展趋势。为了使矿井火灾仿真软件在对火灾烟流流动和温度分布进行仿真计算时更加符合煤矿现场实际情况，通过设计一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置来测得煤矿井下可燃物的燃烧特性曲线，并将得到的可燃物燃烧特性曲线应用于矿井火灾仿真软件中。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置，利用实验装置测定煤矿井下可燃物的燃烧特性曲线，降低了实验成本，为矿井火灾仿真提供了科学的依据。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置，包括空气泵、导气管、转子流量计、隔热棉、热电偶、反应罐、降温层、O2传感器、CO传感器、CO2传感器、笔记本电脑、温度采集模块、加热管；所述反应罐包括反应罐外壳、反应罐内壳、反应罐内壳支架、反应罐上盖；进一步地，所述的反应罐外壳与反应罐内壳之间由隔热棉填充，反应罐外壳与反应罐内壳之间由反应罐支架支撑；进一步地，所述的反应罐下部有进气口，上部有排气口和热电偶插口，侧面有加热管插口；所述的空气泵通过导气管与转子流量计的一端连接，所述的转子流量计另一端通过导气管与反应罐底部的进气口连接，所述的反应罐上部排气口通过导气管与大气环境连接，所述的温度采集模块一端与热电偶连接，另一端通过数据线与笔记本电脑连接，所述的热电偶由反应罐上部的热电偶插口插入反应罐的中部；所述的O2传感器、CO传感器、CO2传感器位于连接反应罐上部排气口与大气环境的导气管内部，所述的O2传感器、CO传感器、CO2传感器与笔记本之间通过数据线连接；所述的加热管通过反应罐侧面加热管插口插入反应罐的中部，加热管的另一端与电源连接；所述的空气泵用于为整个测试装置提供通风动力，保证反应罐中的可燃物有足够的氧气参与反应；所述的转子流量计用于控制由空气泵送入的空气流量，其中由两个转子流量计串联来保证气流处于稳定状态，防止由于空气泵压力不稳导致转子流量计读数剧烈波动；所述的加热管用于点燃反应罐中的可燃物；所述的热电偶用于测定火源附近烟流温度，并将温度信号传送到温度采集模块；所述的温度采集模块用于接收来自热电偶的温度信号，并将温度信号转换为数字信号传递到笔记本电脑中；所述的O2传感器用于测定待测烟流中的O2浓度，用于计算可燃物燃烧过程中的耗氧量及耗氧速率；所述的CO传感器用于测定待测烟流中的CO气体浓度，得到可燃物燃烧过程中产生的CO生成速率；所述的CO2传感器用于测定待测烟流中的CO2气体浓度，得到可燃物燃烧过程中产生的CO2生成速率；所述的笔记本电脑用于采集由温度采集模块转换的数字信号和CO、O2、CO2气体的数字信号，并将数据存储于硬盘中，同时在笔记本电脑屏幕中显示各条曲线；采用所述的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置测定可燃物的燃烧特性曲线，包括如下步骤：步骤1：用天平取加工好的定量煤样，打开反应罐上盖，将可燃物放入反应罐中，并关闭反应罐上盖；步骤2：启动空气泵，并调节两个转子流量计的流量值，并保证靠近反应罐一侧的转子流量计的浮标处于稳定状态；步骤3：启动笔记本电脑中的相应程序，采集反应罐内的温度和O2、CO和CO2气体的浓度；步骤4：接通加热管电源，并启动加热管开关，待引燃可燃物后，关闭加热管电源；步骤5：反应罐中的可燃物燃尽后，整理笔记本电脑采集的实验数据即得到可燃物燃烧过程中耗氧量变化曲线、CO生成速率变化曲线、CO2生成速率变化曲线。本专利技术所述的一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置是利用热源主动加热可燃物来模拟煤矿井下可燃物的燃烧过程，并根据相应传感器采集可燃物燃烧过程中产生的CO浓度、CO2浓度和O2浓度。本专利技术所述的一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置具有以下优点：1、本专利技术所述的实验装置构造简单，成本低，并可以快速、重复实验；2、本专利技术可以测定煤矿井下包括煤炭、木材、电缆、皮带等多种可燃物燃烧过程中CO2、O2、CO气体的浓度变化曲线；附图说明图1为本专利技术所述的一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置的结构图；其中，1—空气泵；2—导气管；3—转子流量计；4—隔热棉；5—热电偶；6—反应罐；7—降温层；8—O2传感器；9—CO传感器；10—CO2传感器；11—笔记本电脑；12—温度采集模块；13—加热管；14—电源。图2为本专利技术所述的一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置的反应罐结构图。其中，15—进气口；16—反应罐支架；17—隔热棉；18—反应罐内壳；19—反应罐外壳；20—热电偶插口；21—排气口；22—反应罐上盖；23—橡胶塞；24—加热管插口。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1如图1、图2所示，煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置包括空气泵1、导气管2、转子流量计3、隔热棉4、热电偶5、反应罐6、降温层7、O2传感器8、CO传感器9、CO2传感器10、笔记本电脑11、温度采集模块12、加热管13。所述反应罐包括反应罐外壳19、反应罐内壳18、反应罐内壳支架16、反应罐上盖22；进一步地，所述的反应罐外壳19与反应罐内壳18之间由隔热棉4填充，反应罐外壳19与反应罐内壳18之间由反应罐支架16支撑；进一步地，所述的反应罐下部有进气口15，上部有排气口21和热电偶插口20，侧面有加热管插口24；所述的空气泵1通过导气管2与转子流量计3的一端连接，所述的转子流量计3另一端通过导气管2与反应罐底部的进气口15连接，所述的反应罐上部排气口21通过导气管2与大气环境连接，所述的温度采集模块12一端与热电偶5连接，另一端通过数据线与笔记本电脑11连接，所述的热电偶5由反应罐上部的热电偶插口20插入反应罐的中部；所述的O2传感器8、CO传感器9、CO2传感器10位于连接反应罐上部排气口21与大气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置，其特征在于，所述的测定装置包括空气泵、导气管、转子流量计、隔热棉、热电偶、反应罐、降温层、O2传感器、CO传感器、CO2传感器、笔记本电脑、温度采集模块、加热管；所述的转子流量计之间以串联的方式通过导气管连接；所述的空气泵通过导气管与转子流量计的一端连接，所述的转子流量计另一端通过导气管与反应罐底部的进气口连接；所述的反应罐上部排气口通过导气管与大气环境连接，所述的温度采集模块一端与热电偶连接，另一端通过数据线与笔记本电脑连接；所述的热电偶由反应罐上部的热电偶插口插入反应罐的中部。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置，其特征在于，所述的测定装置包括空气泵、导气管、转子流量计、隔热棉、热电偶、反应罐、降温层、O2传感器、CO传感器、CO2传感器、笔记本电脑、温度采集模块、加热管；所述的转子流量计之间以串联的方式通过导气管连接；所述的空气泵通过导气管与转子流量计的一端连接，所述的转子流量计另一端通过导气管与反应罐底部的进气口连接；所述的反应罐上部排气口通过导气管与大气环境连接，所述的温度采集模块一端与热电偶连接，另一端通过数据线与笔记本电脑连接；所述的热电偶由反应罐上部的热电偶插口插入反应罐的中部。2.根据权利要求1所述的煤矿井下可燃物燃烧特性曲线测定装置，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂荣山，赵红泽，范延强，郜彤，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11