研究綜掘面巷道中粉塵運(yùn)移規(guī)律的可視化試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及安全工程通風(fēng)除塵模型試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其是一種研究綜掘面巷道中復(fù)雜環(huán)境下粉塵運(yùn)移規(guī)律的可視化試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤礦綜合綜掘機(jī)械化程度和生產(chǎn)強(qiáng)度的提高，煤礦塵害問題日益突出。尤其是綜掘面巷道粉塵產(chǎn)量大、濃度高。據(jù)報(bào)道，在未采取防塵措施時(shí)，綜掘面巷道的全塵濃度嚴(yán)重超標(biāo)直接導(dǎo)致粉塵爆炸隱患增大。同時(shí)，司機(jī)處呼吸性粉塵濃度嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致煤炭行業(yè)塵肺病人增多。煤塵不僅危害作業(yè)人員的身體健康，而且有可能引起煤塵爆炸，釀成礦井重大災(zāi)害事故。因此，采取有效措施降低巷道中的粉塵濃度，已成為煤炭行業(yè)控制塵肺病發(fā)生和防止煤塵爆炸的頭等重要的事情。
[0003]綜合分析國內(nèi)外主要的粉塵防治措施得，現(xiàn)有的防塵、除塵技術(shù)和管理措施存在很大局限性，粉塵防治效果并不理想，其本質(zhì)問題就在于目前對粉塵分布規(guī)律尚不清晰，致使現(xiàn)場很多除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備的布置都不能達(dá)到最佳效果或者不能使用在關(guān)鍵點(diǎn)上。因此，研究粉塵在綜掘面巷道的運(yùn)移規(guī)律，特別是開展巷道熱濕環(huán)境下粉塵的分布規(guī)律研究，對制定有效的防塵、降塵措施意義重大，對有效控制礦塵、改善勞動條件、提高生產(chǎn)效率和保證礦井的安全生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種研究綜掘面巷道中粉塵運(yùn)移規(guī)律的可視化試驗(yàn)裝置及方法，能夠模擬、觀測并分析粉塵在巷道中復(fù)雜環(huán)境下的運(yùn)移過程。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案:一種研究綜掘面巷道中粉塵運(yùn)移規(guī)律的可視化試驗(yàn)裝置，包括模型巷道、發(fā)塵系統(tǒng)、通風(fēng)除塵系統(tǒng)、熱濕氣體供給系統(tǒng)和流場監(jiān)測系統(tǒng)；所述模型巷道包括透明的巷道主體，巷道主體前端設(shè)有進(jìn)料口，巷道主體尾端設(shè)有風(fēng)管安裝孔；所述發(fā)塵系統(tǒng)包括變頻發(fā)塵器，變頻發(fā)塵器通過供料管連接進(jìn)料口 ；所述通風(fēng)除塵系統(tǒng)包括送風(fēng)管、抽風(fēng)管、變頻吸塵器和變頻鼓風(fēng)機(jī)，送風(fēng)管和抽風(fēng)管設(shè)置在巷道主體內(nèi)部，送風(fēng)管和抽風(fēng)管尾端均由風(fēng)管安裝孔延伸至巷道主體外部，變頻吸塵器通過控制閥與抽風(fēng)管尾端相連，變頻鼓風(fēng)機(jī)通過控制閥與送風(fēng)管尾端相連；所述熱濕氣體供給系統(tǒng)包括恒溫水浴和備用風(fēng)機(jī)，恒溫水浴的水槽液面上方設(shè)有出風(fēng)口和補(bǔ)風(fēng)口，出風(fēng)口與變頻鼓風(fēng)機(jī)相連，補(bǔ)風(fēng)口與備用風(fēng)機(jī)相連；所述流場監(jiān)測系統(tǒng)包括接觸式測量裝置和非接觸測量裝置，接觸式測量裝置包括流量計(jì)、溫濕度計(jì)和流速計(jì)，非接觸測量裝置包括高速攝像機(jī)、電腦和照明光源，流量計(jì)設(shè)置在送風(fēng)管和抽風(fēng)管尾端，溫濕度計(jì)設(shè)置在巷道主體前端和送風(fēng)管尾端，流速計(jì)設(shè)置在送風(fēng)管和抽風(fēng)管前端，高速攝像機(jī)和光源設(shè)置在巷道主體外側(cè)，電腦通過數(shù)據(jù)線分別與流量計(jì)、溫濕度計(jì)、流速計(jì)和高速攝像機(jī)相連。
[0006]進(jìn)一步的，所述通風(fēng)除塵系統(tǒng)還包括集塵布袋，集塵布袋設(shè)置在巷道主體尾端。
[0007]進(jìn)一步的，所述巷道主體截面為矩形或拱形。
[0008]進(jìn)一步的，所述巷道主體材質(zhì)為有機(jī)玻璃。
[0009]進(jìn)一步的，所述溫濕度計(jì)為干濕球溫度計(jì)。
[0010]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)冷態(tài)巷道中無通風(fēng)作用情況下粉塵運(yùn)移過程，又能模擬熱濕條件下巷道中粉塵擴(kuò)散、運(yùn)移及沉積現(xiàn)象，還能模擬多通風(fēng)條件下風(fēng)場對巷道中粉塵分布的影響情況。此模型可綜合模擬多種影響因素情況下巷道中粉塵運(yùn)移過程，同時(shí)進(jìn)行可視化觀察和分析，尤其可實(shí)現(xiàn)熱濕環(huán)境的模擬，屬于多功能性試驗(yàn)裝置，便于定量研究巷道復(fù)雜風(fēng)流對粉塵運(yùn)移及分布的影響。與其現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)有:
[0011]I)模型巷道頂面為可拆卸的有機(jī)玻璃，通過預(yù)制不同巷道截面形狀，如矩形或拱形，可開展不同巷道截面的巷道模型試驗(yàn)；
[0012]2)采用的發(fā)塵系統(tǒng)不但可控，而且供料量可調(diào)，可模擬多種產(chǎn)塵量情況；
[0013]3)通過選擇和布置模型巷道中抽風(fēng)管、壓風(fēng)管，不僅抽壓比可調(diào)，而且通風(fēng)方式可調(diào)，可模擬多種通風(fēng)情況，實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)場作用下巷道粉塵運(yùn)移過程的模擬；
[0014]4)采用的熱濕氣體供給系統(tǒng)不但可控，而且溫濕度可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)多種熱濕情況；
[0015]5)模型中采用接觸測量式和非接觸測量裝置，并結(jié)合后處理分析軟件，實(shí)現(xiàn)巷道粉塵運(yùn)移過程的全場監(jiān)控與分析；
[0016]6)通過本實(shí)用新型可以可視化綜合分析各影響因素對巷道中粉塵運(yùn)移的影響，故可以更全面的用于研究熱濕環(huán)境及多中通風(fēng)條件下的綜掘面巷道中粉塵運(yùn)移規(guī)律。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的模型巷道的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型的模型巷道的正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為基于本實(shí)用新型的試驗(yàn)方法的多種通風(fēng)方式示意圖一；
[0021]圖5為基于本實(shí)用新型的試驗(yàn)方法的多種通風(fēng)方式示意圖二 ；
[0022]圖6為基于本實(shí)用新型的試驗(yàn)方法的多種通風(fēng)方式示意圖三；
[0023]圖7為基于本實(shí)用新型的試驗(yàn)方法的多種通風(fēng)方式示意圖四；
[0024]圖8為基于本實(shí)用新型的試驗(yàn)方法的多種通風(fēng)方式示意圖五；
[0025]圖9為基于本實(shí)用新型的試驗(yàn)方法的多種通風(fēng)方式示意圖六。
[0026]圖中:1、變頻發(fā)塵器；2、巷道主體；3、送風(fēng)管；4、抽風(fēng)管；5、集塵布袋；6、變頻吸塵器；7、變頻鼓風(fēng)機(jī)；8、恒溫水?。?、備用風(fēng)機(jī)；10、控制閥；11、流量計(jì)；12、溫濕度計(jì)；13、流速計(jì)；14、照明光源；15、高速攝像機(jī)；16、電腦。
【具體實(shí)施方式】
:
[0027]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的解釋。
[0028]如圖1至3所示，本實(shí)用新型的模擬綜掘面巷道熱濕環(huán)境中粉塵運(yùn)移的可視化試驗(yàn)裝置包括模型巷道、發(fā)塵系統(tǒng)、通風(fēng)除塵系統(tǒng)、熱濕氣體供給系統(tǒng)和流場監(jiān)測系統(tǒng)。
[0029]所述模型巷道包括透明的巷道主體2，巷道主體2前端設(shè)有進(jìn)料口，巷道主體2尾端設(shè)有風(fēng)管安裝孔。模型巷道要模擬的巷道的斷面形狀和尺寸，選取合適的模型試驗(yàn)相似比，基于相似理論，計(jì)算相似比，確定模型巷道的斷面的形狀、長度以及進(jìn)料口和風(fēng)管安裝孔的尺寸。本實(shí)施例中，巷道主體2材質(zhì)為有機(jī)玻璃，巷道主體2可通過若干塊有機(jī)玻璃板拼接而成，拼接處設(shè)有的橡膠密封條，保證不滲風(fēng)。巷道主體2截面為矩形或拱形，巷道主體2頂面的機(jī)玻璃板為可拆卸結(jié)構(gòu)，以便于改變巷道截面形狀。
[0030]所述通風(fēng)除塵系統(tǒng)包括送風(fēng)管3、抽風(fēng)管4、集塵布袋5、變頻吸塵器6、變頻鼓風(fēng)機(jī)7，送風(fēng)管3和抽風(fēng)管4對稱設(shè)置在巷道主體2內(nèi)部兩側(cè)，送風(fēng)管3和抽風(fēng)管4前端與進(jìn)料口相對，送風(fēng)管3和抽風(fēng)管4尾端均由風(fēng)管安裝孔延伸至巷道主體2外部，集塵布袋5設(shè)置在巷道主體2尾端，用以捕捉部分粉塵，集塵布袋5開設(shè)有與送風(fēng)管3和抽風(fēng)管4相匹配的預(yù)留孔，方便送風(fēng)管3和抽風(fēng)管4穿過，變頻吸塵器6通過控制閥10與抽風(fēng)管4尾端相連，變頻鼓風(fēng)機(jī)7通過控制閥10與送風(fēng)管3尾端相連。按照既定的抽壓比設(shè)定好變頻吸塵器6和變頻鼓風(fēng)機(jī)7頻率，可實(shí)現(xiàn)不同抽壓比風(fēng)場；還可通過調(diào)節(jié)送風(fēng)管3、抽風(fēng)管4伸入到模型巷道中的長度，調(diào)節(jié)送風(fēng)管3、抽風(fēng)管4在模型巷道中的相對位置，以及關(guān)閉變頻鼓風(fēng)機(jī)7或變頻吸塵器6來