专利名称：煤矿井下热湿环境模拟控制实验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境模拟实验台，尤其是一种煤矿井下热湿环境的模拟控制 实验系统，属于矿井热湿环境控制的技术领域。
背景技术：
随着矿井开采深度不断延伸，千米深井的热害问题越来越突出，深井中存在着围 岩壁、物料、机具设备等各种复杂的热源放热、热交换和热扩散过程，使得深井中的空气环 境发生很大的变化，温度场也在不断的变化，使深井的热湿环境存在不稳定的特点。为选择合理降温技术，以往研究人员均先对采掘工作面风温、WBGT指数、地温进行 测试，然后所测数据进行整理分析，还需经过大量的现场实验，进而确定较好的矿井降温方 式。由于矿井下热湿环境不稳定的特点，所测少量数据也具有不稳定性，因此需要进 行大量的测试，才具有可靠性，在深井下测量大量的数据，需要研究人员不断的在不同时间 段到深井下进行测试，需要人力、物力以及大量的时间，且工作环境恶劣，难以在同一时间 内测试不同地点的状态。此外，矿井降温方式的确定也需在深井下进行大量的实验，才能确 定较好的矿井降温的方式，是个耗时、耗资的过程。发明内容本实用新型的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、操作方便、 省时省力、费用低、效果好的煤矿井下热湿环境模拟控制实验系统。本实用新型的煤矿井下热湿环境模拟控制实验系统，包括数据采集处理系统、冰 蓄冷空调、由采煤工作面模拟巷道、与采煤工作面模拟巷道两侧成直角相连通的轨道顺槽 和运输顺槽构成的采煤工作面模拟箱；冰蓄冷空调的送风口经送风管与采煤工作面模拟箱 的轨道顺槽的入口相连接，采煤工作面模拟箱的运输顺槽的出口经回风管与冰蓄冷空调的 进风口相连接，回风管与冰蓄冷空调相连的管路上并连有排风管和进风管；所述的采煤工 作面模拟巷道由截面为方形的模拟箱外壳、依次设在模拟箱外壳四周的保温箱内层、电热 膜、绝缘纸和煤模块构成；所述的数据采集处理系统包括分段间隔布置在四周煤模块内的 多个热电偶、分别与多个热电偶相连的数据采集仪、设在采煤工作面模拟巷道内左右两侧 的多个应变片、分别与多个应变片相连的多通道温湿度测试仪，数据采集仪连接有电脑。所述分段间隔布置在四周煤模块内的多个热电偶成一字形排列，分别设在采煤工 作面模拟巷道四周煤模块的表层、中层和外层；所述的冰蓄冷空调包括设在可移动的框架 底座上储冰箱、与储冰箱相连接的制冷箱、设在储冰箱和制冷箱之间的水泵、流量计和调节 阀。有益效果本实用新型结合井下的实际测量数据，利用相似定律，可模拟深井实际 的热湿环境，而且可以模拟不同煤壁温湿度的热湿环境。在采煤工作面模拟巷道内各个不 同点布置热电偶，通过数据采集测定探头连接采集测定仪，可实时监测模拟巷道内各个点 的空气状态参数，并将测点探头采集的数据传输到电脑里。可以免去了研究人员下井测试 的长期过程，减少了对矿井热环境测试时人力、物力和时间的大量消耗，模拟不同工况的井下环境，提供环境热环境分布规律研究的实验依据。能有效的模拟深井高温高湿的环境，研 究人员可以实时的对矿井下的环境进行测试，减少了人力、物力、时间的投入，而且高效准 确地进行矿井热环境评价；模拟矿井与降温实验设备相连接，不仅可以模拟不同温度的风 流，还可以通过对不同矿井环境的降温方式进行实验，简单方便的确定最佳的降温方式，其 结构简单，操作方便，省时省力，费用低，效果好，具有广泛的实用性。
图1为本实用新型矿井下热湿环境模拟控制实验系统的总平面图；图2为本实用新型巷道截面及热电偶测点布置图；图3为本实用新型多通道温湿度测试仪的测点布置图；图中1-轨道顺槽，2-采煤工作面模拟箱，3-运输顺槽，4-回风管，5-冰蓄冷空 调，6-风机，7-送风管，8-进风管，9-排风管，10-数据采集仪，11-多通道温湿度测试仪， 12-电脑，13-保温箱外壳，14-保温箱内层，15-电热膜，16-绝缘纸，17-煤模块，18-热电 偶，19-采煤工作面模拟巷道，20-应变片。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型中的一个实施例作进一步的描述如图1所示，本实用新型的煤矿井下热湿环境模拟控制实验系统，包括数据采集 处理系统、冰蓄冷空调5，由采煤工作面模拟巷道19、与采煤工作面模拟巷道19两侧成直角 相连通的轨道顺槽1和运输顺槽3构成的采煤工作面模拟箱2 ；冰蓄冷空调5中的送风口 经送风管7与采煤工作面模拟箱2的轨道顺槽1的入口相连接，将冰蓄冷空调5中的冷空 气通过风机6送入轨道顺槽1内。采煤工作面模拟箱2的运输顺槽3的出口经回风管4与 冰蓄冷空调5的进风口相连接，回风管4与冰蓄冷空调5相连的管路上并联有排风管9和 进风管8 ；冰蓄冷空调5包括设在可移动的框架底座上储冰箱、与储冰箱相连接的制冷箱、 设在储冰箱和制冷箱之间的水泵、流量计和调节阀。如图2所示，采煤工作面模拟巷道19由截面为方形的模拟箱外壳13、依次设在模 拟箱外壳13四周的保温箱内层14、电热膜15、绝缘纸16和煤模块17构成，煤模块17由煤 炭、水泥、水混合而成，使煤模块17的导热系数接近于深井下煤层的导热系数。电热膜15 包裹在煤模块17四周，用来加热控制模拟巷道的温度。数据采集处理系统包括分段间隔布 置在四周煤模块17内的多个热电偶18、分别与多个热电偶18相连的数据采集仪10、设在 采煤工作面模拟巷道19内左右两侧的多个应变片20、分别与多个应变片20相连的多通道 温湿度测试仪11，如图3所示；数据采集仪10与电脑12相连。分段间隔布置在四周煤模 块17内的多个热电偶18成一字形排列，分别设在采煤工作面模拟巷道19四周煤模块17 的表层、中层和外层，来测量煤模块17各个层的温度以及巷道内的风速，所测数据通过传 输线传入电脑12中实时记录。工作原理及工作过程打开采煤工作面模拟箱2的上盖板，对采煤工作面模拟巷 道19、轨道顺槽1和运输顺槽3进行喷水加湿，实现模拟实验系统的高湿环境。再通过电热 膜15为模拟实验系统提供高温，打开电热膜15的加热开关，当采煤工作面模拟箱2内的温 度稳定时，多通道温湿度测试仪11通过多个应变片20以及热电偶18对采煤工作面模拟箱 2进行数据测试，控制模拟巷道内的温湿度保持在深井下的环境参数范围内。通过回风管 4、冰蓄冷空调5和送风管7将运输顺槽3与回风管4连接，把巷道内的高温气流一部份经排风管9排出，另一部分与进风管8中的新风混合，一同进入冰蓄冷空调5，降温后的气流从 冰蓄冷空调5排出，经送风管7进入轨道顺槽1，将冷空气送入采煤工作面模拟巷道19内， 降低巷道内的温度。对模拟实验系统进行降温，通过巷道内的多通道温湿度测试仪11和热 电偶18对巷道内的状态参数进行实时的测量，热电偶18所测数据通过数据采集仪10将数 据传输到电脑，根据所测数据计算出风流与巷道内壁面的换热系数，从而可以预测出深井 下风流与围岩壁面换热系数。此外，改变降温方式，对不同降温方式的所测模拟巷道的数据 进行对比分析，确定最佳的降温方案。
权利要求1.一种煤矿井下热湿环境模拟控制实验系统，其特征在于包括数据采集处理系统、 冰蓄冷空调(5)、由采煤工作面模拟巷道(19)、与采煤工作面模拟巷道(19)两侧成直角相 连通的轨道顺槽(1)和运输顺槽(3 )构成的采煤工作面模拟箱(2 )；冰蓄冷空调(5 )的送风 口经送风管(7 )与采煤工作面模拟箱(2 )的轨道顺槽(1)的入口相连接，采煤工作面模拟箱 的运输顺槽(3)的出口经回风管(4)与冰蓄冷空调(5)的进风口相连接，回风管(4)与冰蓄 冷空调(5)相连的管路上并联有排风管(9)和进风管(8);所述的采煤工作面模拟巷道(19) 由截面为方形的模拟箱外壳(13)、依次设在模拟箱外壳(13)四周的保温箱内层(14)、电热 膜(15)、绝缘纸(16)和煤模块(17)构成；所述的数据采集处理系统包括分段间隔布置在四 周煤模块(17)内的多个热电偶(18)、分别与多个热电偶(18)相连的数据采集仪(10)、设在 采煤工作面模拟巷道(19)内左右两侧的多个应变片(20)、分别与多个应变片(20)相连的 多通道温湿度测试仪(11)，数据采集仪(10 )连接有电脑(12 )。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下热湿环境模拟控制实验系统，其特征在于，所述分 段间隔布置在四周煤模块(17)内的多个热电偶(18)成一字形排列，分别设在采煤工作面 模拟巷道(19)四周煤模块(17)的表层、中层和外层。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下热湿环境模拟控制实验系统，其特征在于，所述的 冰蓄冷空调(5 )包括设在可移动的框架底座上储冰箱、与储冰箱相连接的制冷箱、设在储冰 箱和制冷箱之间的水泵、流量计和调节阀。
专利摘要一种煤矿井下热湿环境模拟控制实验系统，包括数据采集处理系统，冰蓄冷空调、采煤工作面模拟箱；冰蓄冷空调与采煤工作面模拟箱连接，采煤工作面模拟箱与冰蓄冷空调相连接，回风管与冰蓄冷空调相连的管路上并联有排风管和进风管；采煤工作面模拟巷道由截面为方形的模拟箱外壳、依次设在模拟箱外壳四周的保温箱内层、电热膜、绝缘纸和煤模块构成；数据采集处理系统包括分段间隔布置在四周煤模块内的多个热电偶、数据采集仪、多个应变片、多通道温湿度测试仪和数据采集仪。实时监测模拟巷道内不同状态下的各种情况。减少了对矿井热环境测试时人力、物力和时间的大量消耗，为井下热环境分布规律研究提供了实验依据。
文档编号G01N33/00GK201924953SQ201020676870
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者岳丰田, 张琳邡, 王爱爱, 纪河, 蒋传波, 高峰, 魏京胜, 黄炜 申请人:中国矿业大学