發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 11:27

【摘要】：熱動(dòng)力災(zāi)害是煤礦安全生產(chǎn)的主要威脅之一。為提高我國(guó)煤礦熱動(dòng)力災(zāi)害防治水平,國(guó)內(nèi)學(xué)者搭建了眾多模擬實(shí)驗(yàn)裝置;但由于熱電偶軸向?qū)岬茸陨硖匦?溫度測(cè)值通常存在較大誤差,難以精確反映采空區(qū)熱動(dòng)力災(zāi)害的演變進(jìn)程。論文依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“煤礦熱動(dòng)力災(zāi)害預(yù)警技術(shù)與裝備”,針對(duì)采空區(qū)煤巖堆積條件熱電偶準(zhǔn)確測(cè)溫為研究對(duì)象,采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,專門開展溫度實(shí)時(shí)、高精度測(cè)量方法應(yīng)用研究。取得的主要成果有:(1)通過對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的調(diào)研,結(jié)合模擬采空區(qū)高溫點(diǎn)熱電偶測(cè)溫誤差的理論分析,總結(jié)出熱電偶直徑、插入角度、外露端長(zhǎng)度是對(duì)模型內(nèi)部熱流場(chǎng)產(chǎn)生明顯干擾、影響測(cè)溫精度的主要因素;(2)開展了顆粒堆積體滲流傳熱及熱電偶測(cè)溫精度的數(shù)值模擬,模擬結(jié)果表明:插入熱電偶后,顆粒堆積體內(nèi)部高溫區(qū)域溫度降低,而熱電偶自身及其周邊溫度升高;熱電偶直徑越大,對(duì)模型內(nèi)部熱流場(chǎng)產(chǎn)生的干擾越明顯,且沿自身軸向的導(dǎo)熱量也越大,熱電偶測(cè)溫誤差越大;并基于顆粒堆積體滲流模擬結(jié)果,將Blake-Kozeny經(jīng)驗(yàn)公式的系數(shù)由150修正為165;(3)基于多孔介質(zhì)模型,利用修正后Blake-Kozeny公式,采用數(shù)值模擬方式,測(cè)算了5組采空區(qū)熱電偶測(cè)溫算例,證實(shí)了模擬采空區(qū)高溫點(diǎn)熱電偶測(cè)溫技術(shù)的可行性,得到了提高測(cè)溫精度的途徑。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD727.2
【圖文】：

圖 1-1 氣流溫度測(cè)量的熱電偶組件igure 1-1 Thermocouple Module for Gas Temperature Measurem平衡模型模型主要考慮的是流固兩相溫差較大、存在較強(qiáng)換熱兩相換熱以及熱電偶自身導(dǎo)熱都會(huì)對(duì)測(cè)溫結(jié)果產(chǎn)生影Schumann 提出了堆積床瞬態(tài)換熱的局部非熱平衡模的影響考慮在內(nèi)[27]。Lee 等針對(duì)多孔介質(zhì)燃燒器，將直徑 0.1 mm 的熱電上，并在相鄰位置處的孔隙通道內(nèi)設(shè)置直徑 0.025 m長(zhǎng) 26 mm，截面為 1.1 mm×1.1 mm），分別測(cè)量了多溫度[28]。Quintard 在多孔介質(zhì)中采用體積平均方法對(duì)局部非熱析，考慮了顆粒與流體間截面熱阻的影響[29]。Alazmi 和 Vafai 考慮等壁面熱流密度邊界條件，通孔介質(zhì)局部非熱平衡模型，考慮了孔隙度、雷諾數(shù)、

圖 1-2 成對(duì)布置的裸露與包覆熱電偶Figure 1-2 Bare and Coated ThermocouplesArranged in Pai陳學(xué)等依據(jù)局部非熱平衡模型分別建立了流體和特卡羅法分析了固體骨架的輻射換熱特性[35]。觸式測(cè)量溫方法主要有聲波法和紅外法兩種。技術(shù)是依據(jù)聲波在傳播過程中某些特性參數(shù)與介量聲波特性參數(shù)或其變化而推導(dǎo)出被測(cè)對(duì)象溫度利用多個(gè)聲波環(huán)能器并將其按照一定方式布局于器順序發(fā)射、接收聲波信號(hào)并求取各聲波傳播路當(dāng)重建算法來實(shí)現(xiàn)二維平面或立體空間溫度場(chǎng)重局方式及選取的重建算法直接影響了聲波法測(cè)溫術(shù)的理論基礎(chǔ)是普朗克分布定律，該定律揭示了長(zhǎng)的分布規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)測(cè)溫過程中，根據(jù)測(cè)試對(duì)象像儀將所接收到的由物體輻射的紅外能量重建為

及探測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)”的建設(shè)需求，本文針對(duì)采空區(qū)模擬高溫點(diǎn)熱行性開展了研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：采空區(qū)熱動(dòng)力災(zāi)害模擬相關(guān)試驗(yàn)技術(shù)調(diào)研，著重考察現(xiàn)有相關(guān)測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用情況及所存在的問題；熱電偶測(cè)溫誤差來源分析；顆粒堆積體滲流傳熱及熱電偶測(cè)溫精度數(shù)值模擬；基于多孔介質(zhì)模型的采空區(qū)熱電偶測(cè)溫?cái)?shù)值模擬。術(shù)路線采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，首先開展相關(guān)實(shí)分析，分析總結(jié)熱電偶測(cè)溫的誤差來源；然后開展“顆粒堆積偶測(cè)溫精度的數(shù)值模擬”，詳細(xì)考察顆�？紫秲�(nèi)部的滲流溫度偶后的變化；在此基礎(chǔ)上，建立模擬采空區(qū)多孔介質(zhì)模型，開模擬分析；最后通過綜合分析，探討模擬采空區(qū)高溫點(diǎn)熱電偶及提高測(cè)溫精度的途徑。具體技術(shù)路線如圖 1-3 所示。

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本文編號(hào)：2751884