一种模拟煤矿自然通风实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及煤矿通风技术领域，具体涉及一种模拟煤矿自然通风实验装置，包括水槽、支架、U形管、和加热装置，水槽位于支架的上部；U形管位于水槽的底部，U形管与水槽连通，U形管为透明材质；U形管内设有一个密度与水密度相等的浮标；在U形管的外表面设有加热装置。本实用新型专利技术通过水槽中注满水，用U形管模拟井下巷道，U形管中的水流模拟自然风，电热丝加热U形管模拟巷道中地热、氧化和机械等热源对矿井空气的散热，使抽象的自然风转化为具体的水流，从而可以使学生更好的理解和利用自然通风。

An experimental device for simulating natural ventilation in coal mines

【技术实现步骤摘要】
一种模拟煤矿自然通风实验装置
本技术涉及煤矿通风
，具体涉及一种模拟煤矿自然风压的实验装置。
技术介绍
在各种自然因素作用下，使风流获得能量并沿井巷流动，这种通风方法称为矿井自然通风。借助于自然因素产生的促使空气流动的能量，称为自然风压。自然风压是由于进回风两侧空气柱质量不同而产生的压差。而空气柱质量的大小又取决于空气柱的温度和高度。所以井下连通巷道之间只要存在标高差和温度就必然存在自然风压。而自然风压是通风动力也可能是事故的肇因，掌握自然风压的变化规律，可了解井下通风变化情况，为控制有害气体预防重大灾害事故的发生提供可靠依据，保证煤矿井下获得新鲜空气，带走多余的热量，又不需要消耗动力，节省能源，节省设备投资和运行费用。同时自然风压的规律可以有效指导采掘生产根据自然风压的正、负分布月份合理调整井下采、掘工作面布局将头、面生产任务向自然风压为正值的月份倾斜使自然风压多做有用功，因而是一种经济有效的通风方法。但自然通风与井下实际条件密切相关，难以人为控制和难以掌握其变化规律，抽象的概念对学生教学也有一定难度。因此，为了教学和研究温度对自然通风的影响，急需设计一种模拟煤矿自然风压的实验装置。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种模拟煤矿自然风压的实验装置，通过在一个水槽底部连接一个U形管，水槽中注满水，并在U形管端部的竖管表面缠上电热丝，用U形管模拟井下巷道，U形管中的水流模拟自然风，电热丝加热U形管模拟巷道中地热、氧化和机械等热源对矿井空气的散热，使抽象的自然风转化为具体的水流，从而可以使学生更好的理解和利用自然通风。本技术通过下述技术方案来实现：一种模拟煤矿自然通风实验装置，其特征在于，包括水槽、支架、U形管、和加热装置，水槽位于支架的上部；U形管位于水槽的底部，U形管与水槽连通，U形管为透明材质；U形管内设有一个密度与水密度相等的浮标；在U形管的外表面设有加热装置。进一步地，上述支架包括：载物台和分别竖直固定连接在载物台四个顶角位置处的四根立柱；在每根立柱的底部设立柱高度调节装置。立柱高度调节装置包括圆形支撑板、与圆形支撑板固定连接的螺纹杆；在立柱的底部设有与螺纹杆相配合的螺纹孔。在水槽的表面设有与载物台平行的水平测量仪。通过立柱高度调节装置，可以准确将水槽调节为水平状态。进一步地，上述浮标呈球状，材质为尼龙12。尼龙12材质的浮标，可以使浮标的密度与水密度相同，保证浮标在水中处于悬浮状态，不影响试验结果。进一步地，上述U形管由一个底部水平管体和端部两个竖直管体连接组成。进一步地，上述加热装置包括：电源、温度控制器和缠绕在U形管端部的竖直管体上的加热丝，加热丝、电源和温度控制器三者之间通过导线连接。本技术通过在一个水槽底部连接一个U形管，水槽中注满水，并在U形管端部的竖管表面缠上电热丝，U形管内设一个与水密度相同的浮标。本实验装置中的水可比作矿井与大气构成的通风系统中的空气；U形管可比作矿井通风巷道；水槽中的水可比作大气；由电热丝供给的热可比作地热、氧化和机械等热源对矿井空气的散热，用浮标可以清晰准确的判断出U形管中的水流情况，进而我们可以知道煤矿井下自然风的流动情况。当U形管被电热丝加热时，我们可以看到U形管中的浮标，经过U形管底部的横管和端部的竖管，最终进入水槽中。当U形管被电热丝加热的水变轻上升时，在水槽处与热水同体积的冷水，沿U形管另一端部的竖管下降，流进缠有电热丝的竖管。只要电热丝持续地加热，U形管中的水就会不断地流动。温水流入水槽和大量的冷水混合，不断地向周围空间散热。所以，冷水会不断地沿另一端竖管流下。依据上述模型就能理解，矿井的自然通风是由于矿井空气受热而造成的。本技术提供了一种模拟煤矿自然风压的实验装置，通过在一个水槽底部连接一个U形管，水槽中注满水，并在U形管端部的竖管表面缠上电热丝，用U形管模拟井下巷道，U形管中的水流模拟自然风，电热丝加热U形管模拟巷道中地热、氧化和机械等热源对矿井空气的散热，使抽象的自然风转化为具体的水流，从而可以使学生更好的理解和利用自然通风。附图说明附图1是本技术的主视结构示意图；附图2是本技术的立体结构示意图；图中：1-水槽；2-水平测量仪；4-载物台；5-立柱；6-立柱高度调节装置；61-圆形支撑板；62-螺纹杆；7-U形管；71-横管；72-竖管；8-浮标；9-加热装置；91-加热丝；92-温度控制器；93-电源。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作更进一步的说明，以便本领域内的技术人员了解本技术。一种模拟煤矿自然通风实验装置，包括水槽1、支架、U形管7、和加热装置9，水槽1位于支架的上部；U形管7位于水槽1的底部，U形管7与水槽1连通，U形管7为透明材质；U形管7内设有一个密度与水密度相等的浮标8；在U形管7的外表面设有加热装置9。本实施例中，支架包括：载物台和分别竖直固定连接在载物台四个顶角位置处的四根立柱5；在每根立柱5的底部设立柱高度调节装置6。本实施例中，立柱高度调节装置6包括圆形支撑板61、与圆形支撑板61固定连接的螺纹杆62；在立柱5的底部设有与螺纹杆62相配合的螺纹孔。本实施例中，在水槽1的表面设有与载物台4平行的水平测量仪。本实施例中，浮标8呈球状，材质为尼龙12。本实施例中，U形管7由一个底部的横管71和两端的竖管72连接组成。本实施例中，加热装置9包括：电源93、温度控制器92和缠绕在U形管7一个端部的竖管72上的加热丝91，加热丝91、电源93和温度控制器92三者之间通过导线连接。以上实施方式仅用以说明本技术而并非限制本技术所描述的技术方案；因此尽管本说明书参照上述的各个实施方式对本技术已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本技术进行修改或者等同替换；而一切不脱离本技术的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟煤矿自然通风实验装置，其特征在于，包括水槽（1）、支架、U形管（7）、和加热装置（9），水槽（1）位于支架的上部；U形管（7）位于水槽（1）的底部，U形管（7）与水槽（1）连通，U形管（7）为透明材质；U形管（7）内设有一个密度与水密度相等的浮标（8）；在U形管（7）的外表面设有加热装置（9）。

【技术特征摘要】
1.一种模拟煤矿自然通风实验装置，其特征在于，包括水槽（1）、支架、U形管（7）、和加热装置（9），水槽（1）位于支架的上部；U形管（7）位于水槽（1）的底部，U形管（7）与水槽（1）连通，U形管（7）为透明材质；U形管（7）内设有一个密度与水密度相等的浮标（8）；在U形管（7）的外表面设有加热装置（9）。2.如权利要求1所述的一种模拟煤矿自然通风实验装置，其特征在于，所述支架包括：载物台和分别竖直固定连接在载物台四个顶角位置处的四根立柱（5）；在每根立柱（5）的底部设立柱高度调节装置（6）。3.如权利要求2所述的一种模拟煤矿自然通风实验装置，其特征在于，立柱高度调节装置（6）包括圆形支撑板（61）、与圆形支撑板（61）固定连接的螺纹杆（62）；在立柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景钢，岳豪，孙春峰，李俊儒，金庆利，黄河，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：新型
国别省市：河北,13