松散煤体温度变化规律的热红外实验研究

论文摘要

煤层自燃火灾多发生于地下深处,人员无法靠近,加上火源的隐蔽性,使得自燃火源位置的精确探测成为防灭火的关键,也是一项世界性难题;近年来由于红外技术的迅猛发展,应用红外技术探测煤层隐蔽火源位置已成为一个热点,通过红外技术定性和定量研究松散煤体升温过程中红外辐射特征变化及影响因素,掌握松散煤体内部热量传递规律,对于利用红外成像技术探测井下煤层自燃隐蔽火源具有重要的参考价值。本文采用理论分析、实验测试和数据分析相结合的研究方法。设计、搭建松散煤体升温实验台,分别采用恒温线热源和400℃恒温点热源进行实验研究,利用武汉高德红外技术有限公司生产的ThermoProTMTP8红外热像仪摄取升温过程中松散煤体表面红外辐射特征图,通过红外图像处理软件,针对两种不同形状的热源(线性热源、点热源)以两种不同的加热方式,即点热源以400℃恒定加热,线热源分别以100℃、150℃、200℃、250℃、350℃和400℃加热,对煤体表面红外热像与辐射温度特征的变化情况进行研究。实验结果较全面地反映了不同温度及不同热源形状时松散煤体表面红外热像与辐射温度特征的整个变化过程,分析红外热图像能大致判断出热源的位置及形状,结合松散煤体内部温度数据,得出实验过程中煤体温度场的变化规律,以及热源温度和表面温度的对应关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 红外热像仪的发展状况
• 1.3.1 红外热像仪的发展概况
• 1.3.2 红外热像仪的特点和应用
• 1.3.3 红外热像仪的发展趋势
• 1.4 主要研究内容
• 2 红外热像仪的工作原理和热传导理论
• 2.1 红外辐射测温的基本理论
• 2.2 红外热成像技术的理论基础
• 2.2.1 红外光谱简介
• 2.2.2 大气屏障与大气窗口
• 2.3 红外成像仪
• 2.3.1 红外热像仪的工作原理
• 2.3.2 红外热像仪的主要性能参数
• 2.3.3 使用红外热像仪时的注意事项
• 2.4 松散煤体热传导理论
• 3 松散煤体的红外辐射实验设计
• 3.1 实验原理及实验设备
• 3.1.1 实验原理
• 3.1.2 影响红外辐射的外界环境因素
• 3.1.3 仪器设备及其作用
• 3.2 实验设计
• 3.2.1 实验条件
• 3.2.2 实验材料
• 3.2.3 实验设计
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 400℃点加热实验的过程
• 3.3.2 400℃线加热实验的过程
• 4 松散煤体点热源温度场实验研究
• 4.1 点热源松散煤体表面红外图像变化特征
• 4.2 点加热红外辐射温度特征
• 4.2.1 纵向温度分布
• 4.2.2 轴向温度分布
• 1、L₂ 上的温度分布比较'>4.2.3 L₁、L₂上的温度分布比较
• 4.3 松散煤体表面温度变化规律
• 4.4 松散煤体内部温度变化规律
• 4.4.1 松散煤体内部温度变化曲线拟合
• 4.5 本章小结
• 5 松散煤体表面温度与热源温度对应关系
• 5.1 松散煤体内部温度场分布规律
• 5.2 松散煤体内部温度分析
• 5.3 线加热实验红外辐射温度特征
• 5.4 松散煤体表面温度与热源温度的对应关系
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录