热流作用下煤氧化热特性实验与数值模拟研究

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煤炭开采过程中的煤氧化自燃及高温热流是开采必须面临的重要难题,热灾害间联系密切可相互演变。在煤矿开采和矿井火区治理过程中煤岩孔裂隙发育贯通,气体渗流扩散增强,煤体吸氧特性发生变化,进而影响煤的自燃特性。因此,深入探究热流作用下煤氧化热特性实验及数值模拟研究对煤自燃的防治具有重要意义。为研究煤自燃氧化传热特性规律,对不同粒径煤在不同升温速率下,通过微量热仪C600中进行程序升温氧化实验,通过分析各工况下煤样放热强度以及活化能的变化规律,来研究煤体粒径与不同升温速率对煤自燃氧化特性的影响,获得不同粒径放热强度大小顺序为:200-230目>150-200目>80-150目;煤样粒径越小越易升温氧化,升温速率越快,煤体氧化自燃性增强。运用恒温氧化实验,对比分析了不同结构网络煤体在不同温度气流作用下的煤体温度与气体产物变化趋势。研究结果得到:同一热流作用下,各煤样氧化能力大小规律为:裂隙煤体>卸荷煤体>原煤,不同温度气流下,气流温度越高,煤体初期氧化能力越强。利用Fluent数值软件模拟不同工况下温度场与速度场的变化规律,并通过对比发生改变前后的流场变化,分析不同传热面和传热路径下热对裂隙煤体动态热平衡的影响,揭示裂隙煤体氧化自燃微观机理,建立了裂隙煤体渗流-传热模型。
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