[發(fā)明專利]一種預(yù)吸附水分煤樣的瓦斯吸附解吸特性測(cè)試裝置及其測(cè)試方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201711091105.2 | 申請(qǐng)日： | 2017-11-08 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107860681B | 公開（公告）日： | 2020-08-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳明義;李浩然;張榮;王寧;張先萌 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 石家莊鐵道大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N7/04 | 分類號(hào)： | G01N7/04 |
| 代理公司： | 北京青松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11384 | 代理人： | 鄭青松 |
| 地址： | 050043 河*** | 國(guó)省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 吸附 水分 瓦斯 解吸 特性 測(cè)試 裝置 及其 方法 | ||
1.一種預(yù)吸附水分煤樣的瓦斯吸附解吸特性測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于：其借助瓦斯吸附解吸特性測(cè)試裝置來完成，所述瓦斯吸附解吸特性測(cè)試裝置包括抽真空系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、水吸附系統(tǒng)及瓦斯吸附解吸測(cè)試系統(tǒng)；
所述抽真空系統(tǒng)包括真空泵（1）、與真空泵相連的真空規(guī)管（2）和真空計(jì)（3），以及連接在抽排管路上的閥門F1和閥門F2；
所述充氣系統(tǒng)包括高壓氦氣瓶（4）、高壓甲烷氣瓶（5）、與高壓氦氣瓶（4）相連的減壓閥JF1和與高壓甲烷氣瓶（5）相連的減壓閥JF2；
所述水吸附系統(tǒng)包括玻璃真空皿（6）、設(shè)于玻璃真空皿（6）上的數(shù)顯濕度傳感器（7）以及與玻璃真空皿（6）相連的閥門F4；
所述恒溫系統(tǒng)包括恒溫水浴箱（8）；
所述瓦斯吸附解吸測(cè)試系統(tǒng)包括兩個(gè)容積大小相同的參考罐（9）和煤樣罐（10）；
所述瓦斯吸附解吸測(cè)試系統(tǒng)還包括解吸量筒（11），設(shè)在參考罐（9）和煤樣罐（10）連接管路上的高精度壓力表（12），與參考罐（9）相連的閥門F5和閥門F3，設(shè)在煤樣罐（10）和高精度壓力表（12）連接管路上的閥門F6，布置于煤樣罐（10）和解吸量筒（11）連接管路上的閥門F7以及與解吸量筒相連的錐形瓶（13）；
帶減壓閥JF1和減壓閥JF2的管路匯合后與水吸附系統(tǒng)中的帶閥門F4的管路連通，所述抽排管路與帶高精度壓力表（12）的管路連通；
采用預(yù)吸附水分煤樣的瓦斯吸附解吸特性測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試的方法，包括如下步驟：
（a）將溫度為60℃的蒸餾水和一定量的某一種無機(jī)鹽顆粒混合，配制成60℃條件下的飽和溶液，然后將無機(jī)鹽飽和溶液倒入玻璃真空皿（6）中并使溶液恢復(fù)至室溫，隨后密封玻璃真空皿（6），形成相對(duì)濕度達(dá)無機(jī)鹽飽和溶液所對(duì)應(yīng)的濕環(huán)境，同時(shí)將重量50g，粒徑為0.2-0.25mm的干燥煤樣裝入煤樣罐（10）中，擰緊密封；
（b）關(guān)閉閥門F1、閥門F2、閥門F4和閥門F7，打開閥門F3、閥門F5和閥門F6，并打開高壓氦氣瓶（4）和減壓閥JF1以充入5~7MPa壓力的氦氣，觀察高精度壓力表（12）以檢驗(yàn)系統(tǒng)的氣密性，氣密性檢驗(yàn)完成后，關(guān)閉高壓氦氣瓶（4）和減壓閥JF1并打開閥門F2，將系統(tǒng)內(nèi)的氦氣完全放出，而后關(guān)閉閥門F2并打開閥門F1，啟動(dòng)真空泵（1），直至真空計(jì)（3）的壓力值降至4Pa以下；
（c）啟動(dòng)并設(shè)置恒溫水浴箱（8）的溫度為303.15K，依次關(guān)閉閥門F6、閥門F1和真空泵（1），待水浴箱內(nèi)水溫達(dá)到設(shè)定溫度303.15K后，打開高壓氦氣瓶（4）和減壓閥JF1，向參考罐（9）緩慢充入約3MPa的氦氣后關(guān)閉高壓氦氣瓶（4）、減壓閥JF1和閥門F5，記錄高精度壓力表（12）的讀數(shù)，隨后緩慢打開閥門F6，使氣體進(jìn)入煤樣罐（10），高精度壓力表（12）的讀數(shù)穩(wěn)定后再次記錄，可計(jì)算出煤樣罐（10）的自由體積；
（d）打開閥門F2和閥門F5放出系統(tǒng)內(nèi)的氦氣后，關(guān)閉閥門F2和閥門F6，并打開閥門F1和閥門F4并啟動(dòng)真空泵（1），對(duì)玻璃真空皿（6）抽真空時(shí)間不少于0.5h；
（e）關(guān)閉閥門F4并打開閥門F6，對(duì)煤樣罐（10）抽真空，使真空計(jì)（3）的壓力值降低至4Pa以下并保證抽真空時(shí)間不少于6h；
（f）依次關(guān)閉閥門F1和真空泵（1），并打開閥門F4，通過數(shù)顯濕度傳感器（7）觀測(cè)玻璃真空皿（6）的相對(duì)濕度，保證煤樣罐（10）中煤樣吸附水分的時(shí)間不少于7天；
（g）關(guān)閉閥門F4和閥門F6，打開高壓甲烷氣瓶（5）和減壓閥JF2，使一定壓力的甲烷氣體進(jìn)入?yún)⒖脊蓿?）后關(guān)閉閥門F5，并記錄高精度壓力表（12）讀數(shù)；
（h）緩慢打開閥門F6，使甲烷氣體在預(yù)吸附水分煤樣中發(fā)生吸附，吸附平衡12h后并且高精度壓力表（12）讀數(shù)基本無變化時(shí)，記錄此時(shí)高精度壓力表（12）讀數(shù)，進(jìn)而可計(jì)算出該吸附平衡壓力下的甲烷氣體吸附量；
（i）旋轉(zhuǎn)減壓閥JF2逐級(jí)增加氣體壓力，并且依次重復(fù)（g）、（h）步驟，使更高壓力的氣體注入煤樣罐（10），獲得不同吸附平衡壓力下的甲烷氣體飽和吸附量，可繪制瓦斯吸附等溫線并進(jìn)行試驗(yàn)分析；
（j）完成吸附試驗(yàn)后，關(guān)閉閥門F3，并打開閥門F7，釋放出一定量的甲烷氣體后關(guān)閉閥門F7，利用解吸量筒（11）和錐形瓶（13）量取釋放出的甲烷氣體體積，同時(shí)保證煤樣罐（10）煤樣重新吸附平衡的時(shí)間不少于12h，并通過高精度壓力表（12）獲取煤樣罐（10）吸附平衡后的氣體壓力；
（k）重復(fù)（j）步驟，逐級(jí)釋放煤樣罐（10）中的甲烷氣體，得到不同吸附平衡壓力下的甲烷氣體解吸量，可繪制瓦斯解吸等溫線并進(jìn)行試驗(yàn)分析。
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