[发明专利]一种煤粉装堆起尘规律的风洞实验方法

摘要

本发明公开了一种煤粉装堆起尘规律的风洞实验方法，利用实验设备或仪器，如实验风洞、堆取料机的模型机、风速仪、微量称重天平、干燥箱及筛分仪；通过测定自然含水率下的原煤、大矿原煤、水洗煤、精煤这四种煤种的起尘量，得出装堆起尘率与环境风速和装卸高度之间的实验关联式β＝k·U3.13·H1.64，进而得到了这四种煤粉的修正系数k。研究表明：煤炭装卸过程的起尘量与卷吸空气量存在一定的关系，煤种不同则k值不同。本发明是一种能够与煤粉装堆起尘规律理论分析相结合的有效方法，实施方便，实用性强，能够测量不同煤种随装卸高度和风速变化下的起尘量，以探究煤炭在装堆作业下的起尘规律，为港口粉尘防治提供基础数据。

主权项

一种煤粉装堆起尘规律的风洞实验方法，其特征在于包括以下步骤：a提供实验设备或仪器，包括实验风洞、堆取料机的模型机、风速仪及称重天平；其中，实验风洞的实验段长32m、宽3m、高2m，风机驱动功率为160KW，在实验段设有两个直径为2米的转盘，用于模拟来流风向，实验段的起始处有粗糙元和尖劈，以模拟大气边界层气流，风速在0.2～20.0m/s连续可调；现场装堆作业中的堆取料机是露天堆场最普遍的作业机械，为模拟煤堆的装卸，按照1：100的比例制作堆取料机的模型机，该模型机以一个电机控制传送带运动及斗轮转动，以另一电机控制料斗的震动，以保证煤粉连续下落；b提供煤粉样品，煤粉样品选用国内最常用的四类煤种：原煤、大矿原煤、水洗煤或精煤；c在上述两步骤完成后，先对实验风洞实验段的流动状态进行调试，以满足近地面大气边界层模拟的相似性要求，使用DISA热线风速仪，将平均来流风廓线调整到对数律形式，保证实验段的雷诺数(Re)大于104，达到流动的自模拟，以保证湍流结构的相似性得到满足，对于入口段空气动力学粗糙度的满足，则是通过调节粗糙元和尖劈，以保证粗糙度雷诺数Re*>2.5，达到地表粗糙度的实验要求；对于风洞中径向压力梯度对流动的影响则通过调节顶板进行消除；调试完毕后，进行装堆起尘实验，按以下步骤进行：首先称取一定量的自然含水率的煤粉样品，设定为M前煤，同时测量模型机的质量，设定为M前机，以及转盘中心孔盛料桶的质量，设定为M前桶；将称取的煤粉样品倒入模拟机的盛料器中，并将模拟机布置在实验风洞测试段合适位置，调整模拟机的悬臂使之达到装卸高度，并将出料口与转盘中心孔对齐；然后启动实验风洞，当来流风速达到设计风速后启动模拟机，煤粉开始落入转盘中心孔，持续吹蚀15分钟后停风，模拟机停止工作；最后将未落入盛料桶但在堆底座线内的煤粉扫入盛料桶，称量剩余煤粉与模型机的总重，设定为M后机，以及称量转盘中心孔中的煤粉及盛料桶的总重，设定为M后桶；其中装堆起尘量q和下料量Q的确定如下：q=M前煤+M前机+M前桶‑M后机‑M后桶Q=M前煤+M前机‑M后机起尘率β为： β = q Q × 100 % 上述来流风速分别设计为1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0m/s，根据实验中模型机 缩放的比例，模型机的装卸高度分别设计为10cm、20cm和30cm，通过改变来流风速及装卸高度，重复上述起尘实验过程获取不同来流风速和装卸高度下的起尘量数据。