专利汇可以提供高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,包括模拟箱、地热开采 水 循环 模拟系统和 数据采集 及温控系统,模拟箱包括保温 箱体 和隔板,保温箱体内设有采场模拟区域和充填 体模 拟区域,充填体模拟区域内设有 抽屉 式充填体模拟盒,抽屉式充填体模拟盒内设有充填体,充填体包括 相变 蓄热材料、溜井模拟腔、采 热管 、 隔热 管和冷却管;地热开采 水循环 模拟系统包括冷 热交换器 、冷水水箱和热水水箱;数据采集及温控系统包括采场模拟区域 传感器 组、充填体模拟区域传感器组、 控制器 和计算机;本发明还公开了一种高温矿井充填体蓄热释热实验模拟方法。本发明能够很好地用于进行高温矿井充填体蓄热释热、采场协同降温、地热开采的理论研究。,下面是高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:包括模拟箱、地热开采水循环模拟系统和数据采集及温控系统,所述模拟箱包括立方体框架结构的保温箱体(1)和设置在保温箱体(1)内中部的隔板(5),所述隔板(5)上设置有通风孔,所述保温箱体(1)内位于隔板(5)上方的区域为采场模拟区域(2),所述保温箱体(1)内位于隔板(5)下方的区域为充填体模拟区域(3),位于采场模拟区域(2)的保温箱体(1)为由顶部保温板、左侧保温板、右侧保温板、前侧保温板和后侧保温板构成的底部开口箱体,位于采场模拟区域(2)的保温箱体(1)的左侧保温板上设置有采场进风口,所述采场进风口上从远离保温箱体(1)到靠近保温箱体(1)的位置依次设置有表冷器(23)、空气加热器(24)和空气加湿器(25),所述表冷器(23)的冷媒输入管路上设置有用于对冷媒流量进行调节的冷媒流量电磁阀(19),位于采场模拟区域(2)的保温箱体(1)的右侧保温板上设置有采场出风口,所述采场出风口上设置有引风机(26),位于采场模拟区域(2)的保温箱体(1)的顶部保温板内壁上、左侧保温板内壁上、右侧保温板内壁上、前侧保温板内壁上和后侧保温板内壁上均设置有加热腔,位于充填体模拟区域(3)的保温箱体(1)为由底部保温板、左侧保温板、右侧保温板和后侧保温板构成的前开口箱体,位于充填体模拟区域(3)的保温箱体(1)的左侧保温板内壁上、右侧保温板内壁上和后侧保温板内壁上均设置有加热腔,所述加热腔内设置有碳纤维电热板(4)和用于对所述加热腔内的温度进行实时检测的加热腔温度传感器(20),所述采场模拟区域(2)内设置有采场区传感器安装管(16),所述抽屉式充填体模拟盒(6)内设置有充填体,所述充填体包括相变蓄热材料(22)和设置在相变蓄热材料(22)中的溜井模拟腔(50),以及从下到上依次分层设置在相变蓄热材料(22)中的采热管(28)、隔热管(34)和冷却管(35),所述相变蓄热材料(22)中还设置有充填区传感器安装管(27),所述抽屉式模拟盒(6)的外壁上设置有拉手(15)和进回水连接机构(21),位于充填体模拟区域(3)的保温箱体(1)的左侧保温板上转动连接有左侧门(8),位于充填体模拟区域(3)的保温箱体(1)的右侧保温板上转动连接有右侧门(9);
所述地热开采水循环模拟系统包括冷热交换器(36)、用于存储冷水的冷水水箱(37)和用于存储热水的热水水箱(38),所述冷水水箱(37)的入水口通过冷水输送管(39)与冷热交换器(36)的冷水出口连接,所述冷水水箱(37)的出水口通过地面送水管(12)和设置在地面送水管(12)上的送水动力泵(13)与进回水连接机构(21)连接,所述热水水箱(38)的进水口通过地面回水管(14)与进回水连接机构(21)连接,所述热水水箱(38)的出水口通过热水输送管(18)和设置在热水输送管(18)上的热水输送动力泵(17)与冷热交换器(36)的热水入口连接;
所述数据采集及温控系统包括采场模拟区域传感器组、充填体模拟区域传感器组、控制器(32)和与控制器(32)相接的计算机(33),所述采场模拟区域传感器组包括设置在所述采场进风口上靠近保温箱体(1)位置处的进风温度传感器(29)、进风湿度传感器(30)和进风风速传感器(31),以及设置在所述采场出风口上靠近保温箱体(1)位置处的出风温度传感器(40)、出风湿度传感器(41)和出风风速传感器(42),所述加热腔温度传感器(20)的输出端、进风温度传感器(29)的输出端、进风湿度传感器(30)的输出端和进风风速传感器(31)的输出端,以及出风温度传感器(40)的输出端、出风湿度传感器(41)的输出端和出风风速传感器(42)的输出端均与控制器(32)的输入端连接;所述充填体模拟区域传感器组包括布设在相变蓄热材料(22)内且用于对充填体模拟区域(3)内的温度进行实时检测的多个充填体温度传感器(49)、设置在地面送水管(12)与进回水连接机构(21)连接位置处且用于对进水温度进行实时检测的进水温度传感器(47)和设置在地面回水管(14)与进回水连接机构(21)连接位置处且用于对回水温度进行实时检测的回水温度传感器(48),多个所述充填体温度传感器(49)的信号线均通过充填区传感器安装管(27)引出到抽屉式充填体模拟盒(6)外,所述充填体温度传感器(49)的输出端、进水温度传感器(47)的输出端和回水温度传感器(48)的输出端均与控制器(32)的输入端连接;所述冷媒流量电磁阀(19)、送水动力泵(13)和热水输送动力泵(17)均与控制器(32)的输出端连接,所述控制器(32)的输出端还接有用于对空气加热器(24)的通断电进行控制的第一继电器(43)、用于对空气加湿器(25)的通断电进行控制的第二继电器(44)、用于对引风机(26)进行变频控制的变频器(45)和用于对碳纤维电热板(4)的通断电进行控制的第三继电器(46),所述第一继电器(43)串联在空气加热器(24)的供电回路中,所述第二继电器(44)串联在空气加湿器(25)的供电回路中,所述引风机(26)与变频器(45)的输出端连接,所述第三继电器(46)串联在碳纤维电热板(4)的供电回路中。
2.按照权利要求1所述的高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:位于采场模拟区域(2)的保温箱体(1)的顶部保温板、左侧保温板、右侧保温板、前侧保温板和后侧保温板,以及位于充填体模拟区域(3)的保温箱体(1)的底部保温板、左侧保温板、右侧保温板和后侧保温板一体成型;位于充填体模拟区域(3)的保温箱体(1)的左侧保温板上通过合页(7)转动连接有左侧门(8),位于充填体模拟区域(3)的保温箱体(1)的右侧保温板上通过合页(7)转动连接有右侧门(9)。
3.按照权利要求1所述的高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:所述加热腔由槽钢(10)制成。
4.按照权利要求3所述的高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:位于充填体模拟区域(3)的保温箱体(1)的左侧槽钢(10)和右侧槽钢(10)的外壁上均设置有用于支撑安装抽屉式充填体模拟盒(6)的支撑板(11),所述抽屉式模拟盒(6)的侧面设置有供支撑板(11)插入的滚轮槽(12),所述滚轮槽(12)内设置有用于在支撑板(11)上滚动的滚轮(13)。
5.按照权利要求4所述的高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:所述支撑板(11)底部与槽钢(10)之间设置有筋板(14)。
6.按照权利要求1所述的高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:所述进回水连接机构(21)包括上分水器(21-1)、上集水器(21-2)、下分水器(21-3)和下集水器(21-4),所述上分水器(21-1)的进水口上通过第一三通管(21-6)连接有进水口管(21-5),所述进水口管(21-5)上连接有进水阀(21-7),所述上分水器(21-1)的出水口与冷却管(35)的进水口和隔热管(34)的进水口连接,所述上集水器(21-2)的进水口与冷却管(35)的出水口和隔热管(34)的出水口连接,所述下分水器(21-3)的出水口与采热管(28)的进水口连接,所述下集水器(21-4)的进水口与采热管(28)的出水口连接,所述下集水器(21-4)的出水口上通过第二三通管(21-8)连接有出水口管(21-9),所述出水口管(21-9)上连接有回水阀(21-10);所述冷水水箱(37)的出水口通过地面送水管(12)和设置在地面送水管(12)上的送水动力泵(13)与进水口管(21-5)连接,所述热水水箱(38)的进水口通过地面回水管(14)与出水口管(21-9)连接;所述上分水器(21-1)和下分水器(21-3)之间设置有左三通阀(21-11),所述左三通阀(21-11)和上集水器(21-2)的出水口之间设置有右三通阀(21-12),所述左三通阀(21-11)的第一端口与下分水器(21-3)的进水口连接,所述左三通阀(21-11)的第三端口与第一三通管(21-6)连接,所述右三通阀(21-12)的第一端口与上集水器(21-
2)的出水口连接,所述右三通阀(21-12)的第二端口与左三通阀(21-11)的第二端口连接,所述右三通阀(21-12)的第三端口与第二三通管(21-8)连接;所述左三通阀(21-11)和右三通阀(21-12)的第一端口为其左侧端口,所述左三通阀(21-11)和右三通阀(21-12)的第二端口为其底部端口,所述左三通阀(21-11)和右三通阀(21-12)的第三端口为其右侧端口;
所述左三通阀(21-11)为三通分流阀,所述左三通阀(21-11)的第三端口为进口,所述左三通阀(21-11)的第一端口和第二端口为出口;所述右三通阀(21-12)为三通合流阀,所述右三通阀(21-12)的第一端口和第二端口均为进口,所述右三通阀(21-12)的第三端口为出口。
7.按照权利要求6所述的高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:所述上集水器(21-2)的出水口处连接有上调节阀(21-13),所述下集水器(21-4)的出水口处连接有下调节阀(21-14)。
8.按照权利要求1所述的高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:所述冷却管(35)和隔热管(34)均采用中间进,向两侧蛇形前进,最后从两侧出的布置方式;各层的采热管(28)均采用一侧进,向另一侧蛇形前进,并从另一侧出的布置方式。
9.按照权利要求1所述的高温矿井充填体蓄热释热实验模拟装置,其特征在于:所述控制器(32)包括微控制器模块(32-1)以及与微控制器模块(32-1)相接的数据存储器(32-2)和用于与计算机(33)连接并通信的通信模块(32-3),所述加热腔温度传感器(20)的输出端、进风温度传感器(29)的输出端、进风湿度传感器(30)的输出端、进风风速传感器(31)的输出端、出风温度传感器(40)的输出端、出风湿度传感器(41)的输出端、出风风速传感器(42)的输出端、充填体温度传感器(49)的输出端、进水温度传感器(47)的输出端和回水温度传感器(48)的输出端均与微控制器模块(32-1)的输入端连接,所述微控制器模块(32-1)的输入端还接有按键操作电路(32-4),所述冷媒流量电磁阀(19)、送水动力泵(13)、热水输送动力泵(17)、第一继电器(43)、第二继电器(44)、变频器(45)和第三继电器(46)均与微控制器模块(32-1)的输出端连接,所述微控制器模块(32-1)的输出端还接有液晶显示屏(32-
5)。
10.一种利用如权利要求1所述装置进行高温矿井充填体蓄热释热实验模拟的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、首先,在抽屉式充填体模拟盒(6)内充填相变蓄热材料(22),设置溜井模拟腔(50),并在相变蓄热材料(22)中从下到上依次分层设置采热管(28)、隔热管(34)和冷却管(35),形成充填体;然后,在相变蓄热材料(22)中设置充填区传感器安装管(27),并布设多个充填体温度传感器(49),再将多个所述充填体温度传感器(49)的信号线均通过充填区传感器安装管(27)引出到抽屉式充填体模拟盒(6)外;
步骤二、开启表冷器(23)、空气加热器(24)、空气加湿器(25)和引风机(26),进风温度传感器(29)、进风湿度传感器(30)和进风风速传感器(31)分别对采场进风口处的温度、湿度和风速进行检测并将检测到的信号传输给控制器(32),控制器(32)将其接收到的采场进风口处的温度、湿度和风速分别对应与采场进风口处预设温度、湿度和风速比较,当检测到的采场进风口处的温度小于采场进风口处预设温度时,控制器(32)通过控制冷媒流量电磁阀(19),加大表冷器(23)的冷媒流量,并通过控制第一继电器(43),接通空气加热器(24)的供电回路;当检测到的采场进风口处的温度大于采场进风口处预设温度时,控制器(32)通过控制冷媒流量电磁阀(19),减小表冷器(23)的冷媒流量,并通过控制第一继电器(43),断开空气加热器(24)的供电回路;当检测到的采场进风口处的湿度小于采场进风口处预设湿度时,控制器(32)通过控制第二继电器(44),接通空气加湿器(25)的供电回路;当检测到的采场进风口处的湿度大于采场进风口处预设湿度时,控制器(32)通过控制第二继电器(44),断开空气加湿器(25)的供电回路;当检测到的采场进风口处的风速小于采场进风口处预设风速时,控制器(32)通过变频器(45)对引风机(26)进行变频调速,加快风机(26)的转速;当检测到的采场进风口处的风速大于采场进风口处预设风速时,控制器(32)通过变频器(45)对引风机(26)进行变频调速,减慢风机(26)的转速;进而模拟高温矿井下采场的进风流状态;
步骤三、所述控制器(32)通过控制第三继电器(46),接通碳纤维电热板(4)的供电回路,碳纤维电热板(4)开始加热,加热腔温度传感器(20)对所述加热腔内的温度进行实时检测并将检测到的信号传输给控制器(32),控制器(32)将其接收到的加热腔检测温度与加热腔预设温度进行比较,当加热腔检测温度大于加热腔预设温度时,控制器(32)通过控制第三继电器(46),断开碳纤维电热板(4)的供电回路,碳纤维电热板(4)停止加热;当加热腔检测温度小于加热腔预设温度时,控制器(32)通过控制第三继电器(46),接通碳纤维电热板(4)的供电回路,碳纤维电热板(4)开始加热;进而模拟高温矿井下的未开采矿体及围岩发热;
步骤四、将抽屉式充填体模拟盒(6)置入充填体模拟区域(3)内,模拟高温矿井井下采场底部的充填体;
步骤五、步骤一中形成的充填体开始吸收围岩及采场风流热量,蓄热过程开始,充填体温度逐渐升高至相变蓄热材料(22)的相变温度,开始相变蓄热,相变过程结束后,充填体温度继续升高,直至蓄热过程结束;所述充填体蓄热同时,所述控制器(32)对多个充填体温度传感器(49)检测到的温度进行周期性采样,将采样得到的温度记录为充填体温度并传输给计算机(33),显示蓄热过程中充填体的温度变化过程;所述控制器(32)对出风温度传感器(40)、出风湿度传感器(41)和出风风速传感器(42)分别检测到的采场出风口处的温度、湿度和风速进行周期性采样,将采样得到的采场出风口处的温度、湿度和风速分别进行记录并传输给计算机(33),显示充填体蓄热过程中采场模拟区域(2)进出口的风流状态;
步骤六、蓄热过程结束后,所述控制器(32)控制送水动力泵(13)和热水输送动力泵(17)启动,冷水水箱(37)内的冷水通过地面送水管(12)和进回水连接机构(21)进入采热管(28)、隔热管(34)和冷却管(35),在采热管(28)、隔热管(34)和冷却管(35)中流动时,不断吸收充填体热量,充填体释热,温度逐渐降低至相变温度,开始相变释热,相变过程结束后,充填体温度继续降低,直至释热过程结束;采热管(28)内的水吸收热量,温度逐渐升高,最后再通过进回水连接机构(21)流出,并通过地面回水管(14)流入热水水箱(38);所述充填体释热同时,所述控制器(32)对充填体温度传感器(49)、进水温度传感器(47)和回水温度传感器(48)检测到的温度进行周期性采样,将采样得到的温度分别记录为充填体温度、进水温度和回水温度并传输给计算机(33),显示释热过程中充填体温度、进水温度和回水温度的变化过程;同时,所述控制器(32)对进风温度传感器(29)、进风湿度传感器(30)和进风风速传感器(31)分别检测到的采场进风口处的温度、湿度和风速进行周期性采样,并对出风温度传感器(40)、出风湿度传感器(41)和出风风速传感器(42)分别检测到的采场出风口处的温度、湿度和风速进行周期性采样,将采样得到的采场进风口处的温度、湿度和风速以及采场出风口处的温度、湿度和风速分别进行记录并传输给计算机(33),显示充填体释热过程中采场模拟区域(2)进出口的风流状态;
步骤七、计算机(33)存储充填体蓄热、释热过程中控制器(32)传输给其的充填体温度、进水温度和回水温度,以及采场模拟区域(2)进出口风流的温度、湿度和风速,供工作人员开展高温矿井充填体蓄热、释热过程及采场协同降温研究。
标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
---|---|---|
一种薄小矿体的开采方法 | 2020-05-15 | 435 |
一种提高矿体充填接顶率的方法 | 2020-05-16 | 969 |
倾斜矿体回采工艺 | 2020-05-12 | 316 |
倾斜矿体回采工艺 | 2020-05-11 | 76 |
一种计算机遥控操作矿体挖掘机 | 2020-05-13 | 526 |
端部薄矿体回采的方法 | 2020-05-11 | 194 |
一种破碎矿体回采方法 | 2020-05-11 | 801 |
薄形矿体条形采矿方法 | 2020-05-12 | 385 |
松软矿体圆盘开槽机 | 2020-05-12 | 240 |
一种矿体水压爆破系统 | 2020-05-12 | 838 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。