煤体变形对气体等温吸附量计算影响及模型优化

作     者：张遵国 唐朝 陈毅 张春华 张宏虎 袁新立 ZHANG Zunguo;TANG Chao;CHEN Yi;ZHANG Chunhua;ZHANG Honghu;YUAN Xinli

作者机构：辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105 

出 版 物：《中国矿业大学学报》 (Journal of China University of Mining & Technology)

年 卷 期：2023年第52卷第3期

页      面：513-526页

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51704147,51974149) 辽宁省教育厅高等学校基本科研项目(LJKZ0345)。 

主　　题：压缩变形 自由空间体积 吸附膨胀 绝对吸附量 计算模型 

摘      要：为研究煤体变形对CO_(2)吸附量计算的影响,开展了原煤在He和CO_(2)气氛下的等温吸附/解吸试验,同步测试了煤样应变,分析了煤样在2种气氛下的吸附/解吸及变形特征,探讨了He升压和降压过程样品罐自由空间体积与气体压力的关系,建立了绝对吸附量的精确计算模型.结果表明:在He气氛下煤样产生压缩变形,应变与平衡压力关系曲线可以划分为Ⅰ~Ⅱ2种类型,Ⅰ类曲线升压过程和降压过程均具有2个变形阶段;Ⅱ类曲线升压过程和降压过程均仅具有1个变形阶段.在CO_(2)气氛下,煤样吸附气体产生膨胀变形,1/3焦煤和贫煤最大体应变分别为1.72%和1.63%;等温解吸过程,煤样解吸应变存在超前和滞后2种现象,且完全解吸后存在富余变形.随气体压力增大,1/3焦煤样品罐自由空间体积先减小后增大至趋于稳定,表现出明显的“减—“增2个阶段;贫煤样品罐自由空间体积始终随气体压力的增大而增大;随气体压力降低,1/3焦煤和贫煤样品罐自由空间体积均表现为缓慢增大和快速增大2个阶段.提出了能有效消除He气氛下煤样受气体压缩变形导致吸附量计算误差的方法.综合考虑煤吸附/解吸过程气体压力作用引起的压缩变形、吸附膨胀变形及吸附相体积对吸附量计算的影响,建立了绝对吸附量计算模型,可以准确计算煤样等温吸附/解吸过程中的绝对吸附量.