热棒布置参数与环境风速对煤堆移热实验研究

煤体在运输和存储过程中存在煤自燃发火现象,现阶段针对煤自燃的防治手段存在成本高、效果不明显等问题,本文针对热棒的传热原理,研究了不同布置方式和环境风速变化对热棒移热的影响,利用移热半径、轴向温差和移热量三个研究参数,热棒对储煤堆移热的基本规律。本文对影响“热棒-储煤堆”热周转过程进行分析,明确了影响热周转系统传热的几个关键因素。利用储煤堆热棒移热实验台,研究了煤体在100℃和150℃的加热温度、热棒在储煤堆中的不同插入比例(1/4,1/3和1/2)、不同插入角度(45°、60°和90°)以及“热棒-储煤堆”移热系统在外界为不同风速条件下(0m/s、1.5m/s和2m/s)的热棒在储煤堆中影响半径、热棒轴向温差变化以及在有效工作时间中热棒在储煤堆中的移热量的变化规律。通过对实验数据的统计分析得到:(1)在100℃加热条件下,随着热棒在储煤堆中的插入比例逐渐增加,热棒对储煤堆的温度场降温幅度和移热量逐渐下降,在1/4插入比例时热棒轴向温差最小,获得最高移热效率;在150℃加热条件下,随着热棒在储煤堆中的插入比例增加,热棒对储煤堆的温度场降温幅度和移热量逐渐上升,在1/2插入比例时获得最高移热效率,轴向温差最小,热棒移热效率最高。在对热棒不同插入角度实验结果分析得,移热效率大小基本关系为:60°>45°>90°,即在有一定倾角情况下,热棒移热性能得到提高;(2)从无风环境到1.5m/s和2m/s的变化过程中,1号测点降温的平均增幅在45°插入条件下为46.3%;在60°插入条件下为10.8%;在90°插入条件下为32.8%,说明在45°实验条件下,热棒对储煤堆的移热作用受到外界的影响较大,风速敏感度较高;热棒的不同倾角对实验结果有较大影响,热棒和储煤堆的倾角与热棒冷凝段和风流的倾角一致,在无风条件下,60°的移热效率相较于90°提高了 107%,相较于45°提高了 11.6%;在1.5m/s实验条件下均提高了 76%;在2m/s实验条件下提高了 79%和3%。所以与热棒垂直插入相比,一定的倾角可以有助于热量的提取,且在热棒与风流夹角为60°时的轴向温差最小,移热效率最高。轴向温差最小,移热效率最高。