基于等温差引领法的煤绝热自然发火期研究

发布时间：2020-09-22 15:02

　　 煤自燃属于矿井火灾中危险性较大、隐蔽性较强的灾害类型,近年来学者们在该领域取得了一定的研究成果,但实现区域资源安全有效的开采依旧存在困难,由此可见煤自燃防治工作至关重要。煤自燃特性参数测试是煤自燃防治的基础和依据,本文基于引领升温系统研究了煤绝热自然发火期,为探索煤自燃放热强度测试提供了新思路。本文通过C80量热实验,对煤样发火过程中动态热流进行测试。研究表明:在反应的低温阶段,热流及放热量均较为微弱,且伴随煤样温度的不断升高,热流及放热量的增长趋势具备近似指数特征。通过热物性测试实验,开展了在氧化升温过程中煤样比热容及导热系数的量化测试,为模拟中参数的设定提供了依据。研究表明:伴随煤样温度的升高,测试结果显示比热容和导热系数均有不同程度的增长。通过利用COMSOL软件,结合实验设备构件参数、试样参数,构建热传递模型,分析了不同温差条件下的散热热流规律,并依据煤样升温过程中放热性能,研究了煤样煤自燃极限温差。通过基于等温差引领法升温测试实验,测试不同引领温差条件下的实验发火期,并应用MATLAB软件对实验数据进行拟合,研究了煤样绝热自然发火期的测试方法。研究表明:通过分析其物理意义,自定义拟合方式具有良好的针对性和科学性,且测算的煤绝热自然发火期为19.3天。通过基于等温差引领法升温实验与对比实验的温度数据和时间数据,定保计算煤样放热强度,利用气体组分进一步对煤样放热强度开展化学键能估算法验证。研究表明:随煤样温度升高,放热强度呈现出指数增长趋势,且满足化学键能估算检验,引领温差影响煤样放热的进度,但不改变放热强度与煤温关系的趋势。基于前人研究基础,依据热量平衡法则与不同实验条件下放热强度的计算结果,分析了对应条件下的煤样最短自然发火期,对比于基于等贴差引领法煤绝热自然发火期测算结果,表现出不同程度偏大的特征,符合预期设想。等温差引领煤样升温的研究思路为煤自然发火期及煤自燃放热强度的研究提供了新方法,具有重要科学和实践意义。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD752.2
【部分图文】：

技术路线图

C80微量量热仪

图 2.3 煤样热流与温度的关系 图 2.4 煤样放热量与温度的关系2.2 热物性参数测试煤导热系数和比热容是研究煤自燃规律的一个重要基本参数，同时也是后文中构建传热模拟的重要基础参数。为了深入精准的研究不同温差条件下大佛寺矿煤样的散热状

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 魏秀芳;;金属比热容与温度关系的实验研究[J];大学物理实验;2015年05期

2 孟祥艳;刘运传;周燕萍;王雪蓉;王康;郑会保;段剑;王倩倩;;微热量热法测定纤维及树脂基复合材料的比热容[J];兵工学报;2015年10期

3 梁运涛;宋双林;罗海珠;林琦;冯文彬;田富超;;煤自然发火期计算模型及其解析解[J];煤炭学报;2015年09期

4 焦光华;;2020年煤炭消费量预测及情景分析[J];内蒙古煤炭经济;2015年02期

5 岳高伟;李豪君;王兆丰;;基于二分法的松散煤体导热系数研究[J];矿业安全与环保;2015年01期

6 文虎;赵彦辉;翟小伟;王凯;;实验条件下煤自然发火期影响因素研究[J];煤矿安全;2014年11期

7 闫俊伢;;仿真软件在超材料研究中的最新应用[J];电子元件与材料;2014年09期

8 邓军;赵婧昱;张[?妮;;基于指标气体增长率分析法测定煤自燃特征温度[J];煤炭科学技术;2014年07期

9 朱红青;王海燕;宋泽阳;和超楠;;煤绝热氧化动力学特征参数与变质程度的关系[J];煤炭学报;2014年03期

10 朱红青;王海燕;胡瑞丽;和超楠;;煤自燃低温氧化临界温度指标及其关联性分析[J];煤炭科学技术;2013年08期

相关博士学位论文 前6条

1 鲍庆国;滕南矿区高地温环境中煤自燃特性及防灭火技术[D];中国矿业大学;2014年

2 许延辉;煤自燃特性宏观表征参数及测试方法研究[D];西安科技大学;2014年

3 曹凯;综放采空区遗煤自然发火规律及高效防治技术[D];中国矿业大学;2013年

4 梁运涛;煤自然发火期快速预测研究[D];浙江大学;2010年

5 仲晓星;煤自燃倾向性的氧化动力学测试方法研究[D];中国矿业大学;2008年

6 贺玉龙;三场耦合作用相关试验及耦合强度量化研究[D];西南交通大学;2003年

相关硕士学位论文 前4条

1 闫旭斌;煤矸石反应过程官能团的演化规律研究[D];西安科技大学;2018年

2 刘江;微胶囊相变调温剂与沥青混合料比热容测定分析[D];长安大学;2014年

3 邹玲;沥青混合料热物性参数研究[D];长安大学;2011年

4 于涛;水分对煤炭自燃影响的试验研究[D];煤炭科学研究总院;2007年

本文编号：2824547