[发明专利]煤体导热系数测定装置及方法

说明书

本发明公开了一种煤体导热系数测定装置及方法，该装置包括用于盛放煤体的导热机构、用于测量煤体导热的测温机构、为煤体提供矿井气体环境的输气机构以及包裹在导热机构外用于冷却导热机构的水浴机构；该方法包括步骤：一、气体填充；二、煤样填充；三、注水防护；四、设定球体加热器工作功率并启动球体加热器工作；五、获取内紫铜球体外表面温度和外紫铜球体内表面温度；六、测定煤体导热系数；七、加热储水箱中纯净水；八、确定煤体导热系数变化因素并记录煤体导热系数变化值；九、冷却外紫铜球体。本发明能够准确地测出不同粒径的煤体的导热量，实现对不同环境下的不同粒径的煤体所进行的导热变化的精确测量。

技术领域

本发明属于导热系数测定技术领域，具体涉及一种煤体导热系数测定装置及方法。

背景技术

松散煤体导热系数是煤自然发火预测及放热强度测算的主要物性参数，煤体导热系数是研究煤炭自燃热力学和化学动力学的一个重要参数，它直接关系到矿井煤层火灾的预防。长期以来，松散煤体导热系数按照多孔介质理论推算其等效导热系数，它的准确与否直接影响到模拟实验的准确性，且只能测出不同煤体在一种气体氛围环境下的导热系数。目前国内大多使用的煤的导热系数测定方法有热线法和稳态双平板法，其中，热线法测定煤体导热系数装置，该装置基于平行热线法原理，设计了松散煤体导热系数测试方法，但是该方法需要热线不断加热，使得物体内部温度不均匀，引起物体内部非稳态导热；稳态双平板法测定煤和岩石的导热系数，该方法主要通过中间电热板对两侧对称加热板来加热测定温度来分析导热系数随温度的变化，但是该方法对平板的材质以及几何尺寸要求较高，且不易在温度变化的环境下进行。因此现如今缺少一种既可以通过温度的均匀热传导来进行导热，又可以适宜在复杂的温度环境下测量，且对大多煤体具有适应性的煤体导热系数测定装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤体导热系数测定装置，其设计新颖合理，能够准确地测出不同粒径的煤体的导热量，实现对不同环境下的不同粒径的煤体所进行的导热变化的精确测量，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：煤体导热系数测定装置，其特征在于：包括用于盛放煤体的导热机构、用于测量煤体导热的测温机构、为煤体提供矿井气体环境的输气机构以及包裹在所述导热机构外用于冷却所述导热机构的水浴机构，所述导热机构包括同心布设且均为中空结构的外紫铜球体和内紫铜球体，内紫铜球体内部中心位置处设置有球体加热器，所述测温机构包括用于测量外紫铜球体温度的第一热电偶和第二热电偶、用于测量内紫铜球体温度的第三热电偶和第四热电偶、用于处理第一热电偶和第二热电偶测量数据的第一温度变送器以及用于处理第三热电偶和第四热电偶测量数据的第二温度变送器，所述水浴机构包括套设在外紫铜球体外的水浴球套和为水浴球套恒温循环供水的储水箱，储水箱内设置有用于调节水温的螺旋加热器和用于实时检测水温的温度传感器，所述输气机构包括储气瓶和气体收集瓶，以及分别设置在外紫铜球体两侧且均穿过水浴球套与外紫铜球体连通的进气输气管和出气输气管，球体加热器和螺旋加热器均由工控机控制，工控机上设置有用于调节球体加热器和螺旋加热器工作功率的触摸屏，第一温度变送器、第二温度变送器和温度传感器的信号输出端均与工控机的输入端相接。

上述的煤体导热系数测定装置，其特征在于：所述外紫铜球体和内紫铜球体之间通过多个支撑杆连接，外紫铜球体的顶端设置有绝热球盖，所述煤体盛放在外紫铜球体和内紫铜球体之间的空腔内。

上述的煤体导热系数测定装置，其特征在于：所述第一热电偶设置在外紫铜球体内表面顶端，第二热电偶设置在外紫铜球体内表面底端，第三热电偶设置在内紫铜球体外表面顶端，第四热电偶设置在内紫铜球体外表面底端。

上述的煤体导热系数测定装置，其特征在于：所述储水箱通过进水管与水浴球套的进水端连通，储水箱通过出水管与水浴球套的出水端连通。

上述的煤体导热系数测定装置，其特征在于：所述储水箱内设置有与进水管连接的水泵，所述水泵由工控机控制。