高温松散煤体自吸氧规律研究:热源与空隙率影响

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"含热源高温松散煤体自吸氧规律数值分析,徐越群,吴晋湘,河北工业大学能源与环境工程学院,石家庄铁路职业技术学院" 本文详细探讨了松散煤体内的氧气输运机制及其影响因素,尤其是热源强度和空隙率对高温区域自吸氧过程的作用。作者通过自行设计的高温松散煤体自吸氧实验装置,利用计算流体力学(CFD)软件进行了数值模拟,以揭示自吸氧现象的内在规律。 首先,研究发现热源强度对松散煤体内气流运动有显著影响。随着热源强度的增加,由于浮升力的作用,气流的速度也随之提升,这使得更多的氧气能够被快速输送到高温区域,从而加剧了煤体的氧化反应。浮升力是由于温度差异导致的密度差所引起的,热源越强,温差越大,浮升力也就越强。 其次,分析了距热源端距离对气流速度的影响。结果显示,随着与热源距离的增加,气流速度逐渐减小。这意味着离热源越远,氧气的供应量相对减少,这在一定程度上限制了高温区域的氧化进程。 此外,文章还指出,在热源强度恒定的情况下,煤体内的气流速度与空隙率正相关。这意味着空隙率越高,气体流动的空间越大,氧气的输送效率也相应提高。然而,空隙率对松散煤体内气体总压的分布影响较小,这可能是因为总压主要由热源产生的压力梯度决定,而空隙率主要影响局部的流动特性。 最后,研究强调了垂直方向的漏风供氧通道(出风流通道)在自吸氧过程中的重要性。这种通道有助于形成并促进高温火区的自卷吸供氧,因为它为氧气的进入提供了直接路径,加速了煤体与氧气的接触,进而可能导致煤体自燃。 本研究通过数值模拟深入剖析了高温松散煤体自吸氧的物理过程,揭示了热源强度、空隙率以及特定通风结构对氧气输运和煤体自燃潜力的关键影响。这些发现对于理解和预防煤矿火灾的发生,以及优化通风策略以降低煤炭自燃风险具有重要的理论和实践意义。