我们对不同气体吸附过程中的温度变化进行了实验.实验是在煤与瓦斯突出模拟实验的基础上进行的.实验系统包括加载系统、突出模拟装置、温度测试数据采集系统等,见图1,图2.实验根据不同的条件(如充CH,CO或N)分别进行温度测试及数据采集煤样采自淮南矿务局各矿,实验用型煤是将煤样按每次8kg进行3~4次加压制成.每次压保持压力30 m i n,同时在煤样中埋人温度传感器.待型煤制作完成后,对煤样抽真空12 h.然后,对煤样加压至10~15 t,以防瓦斯吸附时将装置立柱顶起.加压停止后稳定10 m i n,以保证煤样温度的稳定.打开温度测试系统,选择一定的间隔值,在进行瓦斯吸附的同时,进行温度的同步测试。
一、实验结果
图3a为吸附C H时的温度变化曲线,煤样采自李二矿,成型压力为3O.7 M P a,质量为24,最终瓦斯压力为0.71 M Pa;图3b为吸附CO时的温度变化曲线,煤样采自潘一矿,成型压力为26.2 M Pa.质量为2o,最终瓦斯压力为0.36 M Pa;图3c为吸附N时的温度变化曲线.煤样采自潘三矿,成型压力为30.1 M P a,质量为16 kg.最终瓦斯压力为0.63 M Pa.图中。,b分别为开始吸附和达到吸附平衡的时刻,n一6段为吸附放热阶段,b c段为达到吸附平衡后与外界产生热交换而使温度降低的过程.
二、实验结果分析
为了考察瓦斯吸附时影响温度变化的因素,对不同瓦斯、相近的瓦斯压力以及同一种瓦斯、不同的瓦斯压力等情况进行了比较.所比较煤样的煤化程度相近,其工业分析基本数据见表1(为相对密度,d为粒径)图4a~4c分别为吸附CO,N和cH。时的温度变化曲线,图5a,5b和图6分别为CO和c H在不同瓦斯压力下进行吸附时的温度变化曲线,测定结果见表2.
由图4可见,煤体吸附瓦斯的过程是放热过程;在所充瓦斯压力大致相同时,煤体吸附的瓦斯不同,放出的热量不同.煤吸附瓦斯时放出热量大小的顺序依次为CO。,cH和N。i可见煤对其吸附能力越强的瓦斯气体,吸附时放出的热量越大,纵观图5,6及表2可以看出对于同一种瓦斯来说。所充的瓦斯压力(即瓦斯吸附量)越大。吸附过程放出的热量越大
三、结论
1)具有较大表面积的煤是一种天然的吸附荆,有良好的吸附性能.煤对瓦斯的吸附属于物理吸附,即瓦斯分子与煤分子之间的作用力是剩余的表面自由力.
2)煤体吸附瓦斯的过程是放热过程;吸附不同的瓦斯气体时,煤放出的热量不同.煤吸附瓦斯时放出热量大小的顺序依次为CO。,CH和N.煤对其吸附能力越强的瓦斯气体。吸附时放出的热量越大.对于同一种瓦斯来说,所充的瓦斯压力(即瓦斯图6吸附C H时温度的变化吸附量)越大,吸附过程中放出的热量越大.
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