[发明专利]用于模拟雾场条件下全尺寸粉尘颗粒撞凝行为的试验方法

权利要求书

1.一种用于模拟雾场条件下全尺寸粉尘颗粒撞凝行为的试验方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

S1、安装试验所需系统

所需系统包括定量煤/岩发尘系统、多区域颗粒凝并特征监测系统、多面激光同步控制发射系统及动态显微摄像系统；

其中：

所述的定量煤/岩发尘系统包括控制台、多粒径煤/岩发尘装置及动力装置，所述的多粒径煤/岩发尘装置位于所述的控制台上，在所述的控制台的上方设置有发尘约束罩，所述的发尘约束罩将所述的多粒径煤/岩发尘装置罩在内部；所述的多粒径煤/岩发尘装置包括刨钉式发尘器、固定座及煤/岩试样，所述的固定座设置在控制台上，所述的煤/岩试样紧固在所述的固定座内，所述的刨钉式发尘器设置在所述的固定座和煤/岩试样的上方；所述的刨钉式发尘器包括动力传输轴、偏心轮、截尺、刨钉、固定轴及弹簧，所述的动力传输轴位于刨钉式发尘器的中部，动力传输轴的左侧连接所述的动力装置，在所述的动力传输轴上均匀设置有若干个所述的偏心轮，每个偏心轮可围绕所述的动力传输轴旋转，所述的截尺分布在所述的偏心轮的下方，且截尺的顶端固定在所述的固定轴上，截尺的上端连接所述的弹簧，所述的截尺的数量与所述的偏心轮的数量相同，所述的截尺通过所述的偏心轮的旋转作用和所述的弹簧的影响完成往复运动，在所述的截尺上间隔一定距离设置有钻孔，在所述的钻孔内设置所述的刨钉；

所述的多区域颗粒凝并特征监测系统包括多区域颗粒凝并试验装置、单项喷嘴水压控制器、恒压水箱、伺服水泵、凝并数据集中控制台及污水收集仓；

所述的多区域颗粒凝并试验装置包括多区域透明雾场监测舱、电控多点雾化液滴机构、水泥混合物流动管道、黏度流量传感器和变频风机，所述的多区域透明雾场监测舱包括依次连接的连接舱、第一监测舱、第二监测舱、第三监测舱及负压舱，所述的连接舱与所述的发尘约束罩保持连通，所述的第一监测舱、第二监测舱、第三监测舱分别用于装入不同粒径大小的粉尘颗粒，所述的变频风机位于所述的负压舱内；所述的电控多点雾化液滴机构位于所述的多区域透明雾场监测舱的上方，并向对应的舱内提供液滴；在每个监测舱的下方分别连接所述的水泥混合物流动管道，黏度流量传感器位于所述的水泥混合物流动管道上；

所述的单项喷嘴水压控制器用于控制电控多点雾化液滴机构的阀门的开启与喷嘴水压的大小；

所述的恒压水箱和伺服水泵用于向喷嘴提供稳定的水压和流量；

所述的凝并数据集中控制台用于提供指令发送和数据采集工作；

所述的污水收集仓用于收集水-尘混合物；

S2、调设定量煤/岩发尘系统的相关参数

设计全尺寸粉尘颗粒的粒径范围(d₁，d₂)，确定粉尘颗粒粒径平均值d，d＝0.5(d₁+d₂)，其中：d的单位为mm；

依据粉尘颗粒的粒径范围，进一步确定定量煤/岩发尘系统的相关参数，具体包括变频电机的转速v_d、发尘刨钉的使用数量n，发尘刨钉的圆形断面直径D，并且使得相关参数满足式(1)要求：

式(1)中，c-转述调节参数；k-幅度值调节参数；

S3、调设多区域颗粒凝并特征监测系统的相关参数

设定电控多点雾化液滴机构的相关参数，包括单分散液滴发生器和电动水压阀门的相关参数，以及单分散液滴发生器的孔径的选取和单分散液滴发生器的数量N的选取；结合煤矿实际情况，设定负压舱中变频风机的风量；

S4、设定多面激光同步控制发射系统及动态显微摄像系统的相关参数；

S5、开启多面激光同步控制发射系统、动态显微摄像系统及凝并数据集中控制台，设定电动水压阀门压力使其达到设定值，打开多区域颗粒凝并特征监测系统中的声发射传感器；

S6、打开动力装置，通过动力装置向多粒径煤/岩发尘装置提供动力，于此同时打开电控多点雾化液滴机构，刨钉开始工作，刨钉通过对所述的煤/岩试样进行机械性敲击来获得粒径为1nm～2cm的粉尘颗粒；

粉尘颗粒通过发尘约束罩后进入连接舱，通过电动水压阀门来调节液滴流量，通过对电控多点雾化液滴机构中喷嘴角度的调节，使得雾场少量雾滴与粉尘颗粒接触；同步通过多面激光同步控制发射系统、动态显微摄像系统对三个监测舱内不同粒径雾滴、粉尘的三维运动轨迹跟踪以及碰撞凝并行为进行捕捉，获取数据；

S7、根据获取的数据结合相关理论知识即可展开研究。