[發明專利]一種改變氣體密度的等溫吸附裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201910263358.6
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109870400A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 李波波;陳帥;張堯;王斌;高政
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發明公開了一種改變氣體密度的等溫吸附裝置，它包括：混合氣體供給系統，所述混合氣體供給系統與氣體混合裝置（7）通過管路連接；氣體混合裝置（7）與測氣體密度混合箱（11）通過管路連接；測氣體密度混合箱（11）與氣體吸附系統通過管路連接；氣體吸附系統與壓力加載系統通過管路連接；所述測氣體密度混合箱（11）內安裝有氣體密度傳感器（12），氣體密度傳感器通過導線與顯示器（13）連接；解決了現有技術沒有可用于改變氣體密度的等溫吸附裝置，導致不能做不同氣體密度條件下的等溫吸附實驗等技術問題。

技術領域

本發明屬于實驗器具技術領域，尤其涉及一種改變氣體密度的等溫吸附裝置及試驗方法。

背景技術

中國作為煤炭生產大國，在采煤作業過程中，很容易破壞地下自然環境條件，比如混入密度較大的氣體改變原先的密度條件。煤層中蘊含豐富的煤層氣資源，其主要成分是瓦斯。煤儲層滲透率是煤層氣開采的重要參數之一，滲透率隨各種條件的變化關系歷來為眾多科研工作者關注，其中地應力是其變化的主要敏感因素，但隨著煤層開采深度的增加，隨之帶入的空氣密度也加大，因而，混合氣體密度對煤層滲透率的影響不容忽視，煤體滲透率與地應力的關系，已有不少研究者做過相應的研究，但進行不同氣體密度條件下的等溫吸附實驗還比較少，研究氣體的密度對煤瓦斯吸附量的影響具有重要意義。目前為止，還沒有可用于改變氣體密度的等溫吸附裝置，因此有必要對現有的吸附裝置進行一定的改進以模擬煤礦開采現場混合氣體密度的變化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種改變氣體密度的等溫吸附裝置及試驗方法，以解決現有技術沒有可用于改變氣體密度的等溫吸附裝置，導致不能做不同氣體密度條件下的等溫吸附實驗等技術問題。

本發明的技術方案是：

一種改變氣體密度的等溫吸附裝置，它包括：混合氣體供給系統，所述混合氣體供給系統與氣體混合裝置通過管路連接；氣體混合裝置與測氣體密度混合箱通過管路連接；測氣體密度混合箱與氣體吸附系統通過管路連接；氣體吸附系統與壓力加載系統通過管路連接；所述測氣體密度混合箱內安裝有氣體密度傳感器，氣體密度傳感器通過導線與顯示器連接。

所述混合氣體供給系統包括第一儲氣罐和第二儲氣罐；第一儲氣罐與氣體混合裝置連接的管路上依次安裝有第一開關閥和第一壓力表；第二儲氣罐與氣體混合裝置連接的管路上依次安裝有第二開關閥和第二壓力表。

氣體混合裝置與測氣體密度混合箱連接的管路上依次安裝有增壓泵、真空泵和第五開關閥。

氣體吸附系統包括參考室和吸附室，參考室和吸附室通過管路連接；連接管路上安裝有第七開關閥；在參考室進氣管路上安裝有第六開關閥和第三壓力表；吸附室外置有水浴恒溫系統。

壓力加載系統包括軸壓泵和圍壓泵；軸壓泵和圍壓泵分別與氣體吸附系統的吸附室連接。

一種改變氣體密度的等溫吸附裝置的試驗方法，它包括：

步驟1、首先將原煤試樣放入吸附室中，打開真空泵對實驗裝置進行脫真空處理；

步驟2、將吸附室和參考室放入設置好溫度的水浴恒溫系統中，并同時對吸附室施加恒定軸壓和圍壓；

步驟3、先打開裝有氦氣的第一儲氣罐，關閉第七開關閥，打開第四開關閥、第三開關閥和第五開關閥，使密度達到實驗設定值后，將第六開關閥打開，將氣體通入參考室，測定壓力后打開第七開關閥，使氣體通入吸附室中，測定體積變化；

步驟4、數值記錄完畢后，將氦氣處理干凈，更改煤樣試件，打開第二開關閥、第三開關閥和第四開關閥，通入甲烷，使氦氣與甲烷混合，之后通過密度儀測定密度達到實驗設定值后打開第六開關閥使甲烷和氦氣混合氣體進入參考室，測定壓力，待讀數穩定后打開第七開關閥使氣體進入吸附室，甲烷和氦氣混合氣體開始吸附在原煤孔隙表面，測定其自由空間體積；