高温松散煤体自吸氧规律实验研究

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1、分类号：TD752.2密级：硕士学位论文高温松散煤体自吸氧规律实验研究Experimentalstudyonlawofoxygenentrainmentinhightemperatureloosecoal申请人姓名：张华威指导教师：陈晓坤专业名称：安全科学与工程研究方向：煤火灾害防治西安科技大学二○一五年六月学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安

2、科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用阴影、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再

3、撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日论文题目：高温松散煤体自吸氧规律实验研究专业：安全科学与工程硕士生：张华威（签名）指导教师：陈晓坤（签名）摘要煤自燃火灾严重影响我国煤炭行业的安全发展。现有研究表明氧气供给对煤火发展有极大影响，松散煤体内氧气输运主要受供氧通道与供氧动力源两方面因素影响。其中供氧动力源有外界漏风和火区自卷吸两种，目前对供氧动力源的研究多偏重于外界漏风供氧过程，而对自卷吸供氧作用机理及影响因素方面的研究却很少。本文在理论分析松散煤体自

4、吸氧动力与阻力来源的基础上，认为煤体高温区域密度差引起的浮升力是导致煤体自吸氧的主要动力，然后利用自行研制的松散煤体自吸氧实验装置在热源温度为30℃、60℃、90℃、120℃、150℃、200℃时对不同粒径煤样松散煤体内温度分布进行了实验。得到了热源周围松散煤体内温度分布规律，松散煤体内空隙率增加有利于热量传递，同时由于热对流效应影响热源对其上方煤体温度影响更明显。利用实验数据对松散煤体内浮升力进行计算，结果表明：高温松散煤体内浮升力随热源强度增大而升高，距离热源较近时浮升力主要受热源温度影响；随着距热源距离增加浮升力受

5、热源与空隙率共同影响，并且在热源一定条件下浮升力随空隙增大而增加；随距热源距离增加传热效应减弱松散煤体内浮升力逐渐变小。最后利用ANSYS软件建立实验装置1：1物理模型，对松散煤体自卷吸供氧过程的影响因素：热源温度、空隙分布、热源方位进行了模拟研究。得到了热源对松散煤体内气体流动的影响规律，验证了实验结果的准确性。气体流速会随与热源距离的增加而逐渐变小，煤体空隙率变大更利于自卷吸气流速度增加；而空隙率变化对松散煤体内气体压力分布规律影响较小。热源强度相同条件下管路与垂直方向夹角越大浮升力在垂直方向分力越小，越不利于热源自

6、卷吸供氧过程发展。关键词：煤自然氧化；松散煤体；自吸氧；浮升力；数值模拟研究类型：应用研究Subject:ExperimentalstudyonlawofoxygenentrainmentinhightemperatureloosecoalSpecialty:SafetyScienceandEngineeringName:ZhangHuawei(Signature)Instructor:ChenXiaokun(Signature)ABSTRACTCoalspontaneouscombustionseriouslyaffe

7、ctthesafetyofChina'scoalindustry.Studieshaveshownthatoxygensupplyhaveasignificantimpactonthedevelopmentofcoalfire，andthetransportingofoxygeninloosecoalismainlyaffectedby:thefissurefieldanddynamicsource.Airleakageandoxygenentrainmentintheloosecoalisthedynamicsourc

8、ethatpromotingoxygentransporting.Howeverthestudyofoxygentransportingmostlyfocusontheairleakage,andthemechanismofoxygenentrainmentinloosecoalisstillunclear.Base