煤堆自燃的理论与计算

文章通过引入体平均参量,导出模拟煤堆自燃过程的二维非稳定数学模型。该模型考虑了依赖于温度和氧气浓度的局部氧化反应,以及依赖于煤堆表面温度和水蒸气分压力的表面蒸发过程。氧气和水蒸气通过对流和扩散传递于煤堆孔隙之中,热量通过导热和对流传递。为了求解该控制方程,实验测出20～65℃温度范围内的氧化速率,并推广到更高的温度范围。实地堆放一个可视作二维形状的煤堆,采用数值的方法对控制方程进行求解。结果表明:煤堆孔隙率、水分、氧气浓度以及初始温度对煤自燃发热过程有着重要的影响。