煤吸附/解吸甲烷过程中热与变形效应研究

发布时间：2024-03-23 19:49

　　煤层气是一种高效洁净能源,主要成分为甲烷,其开发对缓解我国油气资源紧张现状,减轻矿井灾害程度,减少温室气体排放等具有战略价值,对我国增强能源自主保障能力、调整优化能源结构具有重要意义。煤与甲烷吸附是物理吸附,其受到煤体细观结构吸附势阱参数(势阱深度,势阱数量)与甲烷气体状态参数(吸附压力,温度等)两方面因素的控制,此外,煤吸附/解吸甲烷还存在热与变形效应,即煤在吸附甲烷过程中放出热量使得煤温度升高,并且同时煤体内部结构同时发生膨胀与挤压变形现象。本文以“煤吸附/解吸甲烷过程中热与变形效应研究”为主要研究课题,进行了大量科学理论探索与实验研究,提出了煤与甲烷非均匀势阱吸附的重要理论模型,并对煤与甲烷的吸附热与吸附变形的细观机理进行了全面深入的研究,研究主要涵盖了如下内容:1)通过高温试验系统对吸附压力与温度共同作用下的煤表面非均匀势阱吸附特征及其吸附热变化规律进行了实验研究。研究表明:天然煤体表面非均匀势阱与理想朗格缪尔模型的吸附规律具有明显不同;在吸附过程中,甲烷分子倾向于吸附在势阱较深的吸附位上,不同深度势阱与其覆盖率符合以吸附压力和温度为参数的Logistic(S型)曲线;恒定吸附...

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图3-1实验选用煤样煤样A

直径8.5mm的细观煤样，然后用切割机将煤样径向端面切平。2）在径向表面刻画深度为1mm的偏心十切槽，用于CT扫描与SEM-EDS试表3-1煤样基本信息Table1Basicinformationofcoalsamples层煤阶重量/g镜质组最大....

图3-2JSM-7001F热场发射扫描电子显微镜Fig.3-2JSM-7001F3-2typethermalfieldSEM

3-1煤样基本信息informationofcoalsamples反)工业分析水分/(%)灰分/(%)挥发份/(%)固定碳/(%)1.3913.137.1278.36煤样B-1实验选用煤样ionofcoalsamplefortests

图3-3CT225kVFCB高精度显微CT试验统Fig.3-3μCT225kVFCB-typehigh-precisionmicro-CTexperimentsystem

306，率为0.194/β，密度分辨率≤0.2%，可分辨出0.5m射线源发射X射线，平板探测器可对扫描数据进行的旋转台上，扫描时以655360steps/rev匀速旋转，动控制器的位移精度为0.02mm。可确保装置在全移，从而保证试验结果的准确性。如下：1）....

图3-4煤样表面提取算法示意图

jmi,j（3-1）；的衰减系数阵列，并转换为灰度图像，即可观察到层厚度仅有5.8m，由于实验条件限制，煤样在试验的煤样表面层信息包含在CT扫描数据的若干层中，层法

本文编号：3936379