Yöntem makalesi

A tek eksenli sıkıştırma deney ile CO2-rulman kömür kullanarak bir Visualized ve Constant-hacim gaz-katı kavrama test sistemi

DOI:

10.3791/59405

⸱

12 Haziran 2019

 ,  ,  ,  , 
1Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, bir briket örneğinin nasıl hazırlanacağını ve farklı CO2 basınçlarında bir briket ile tek eksenli sıkıştırma deneyi görselleştirilen ve sabit hacimli gaz-katı bağlantı test sistemini kullanarak nasıl yapılacağını gösterir. Ayrıca, CO2 adsorpsiyon tarafından indüklenen kömür fiziksel ve mekanik özellikleri açısından değişiklikleri araştırmak amaçlamaktadır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Karbon dioksit enjekte (CO2) içine derin bir kömür dikiş atmosferinde sera gazlarının konsantrasyonu azaltmak için büyük öneme sahiptir ve kömür yatağı metan kurtarma artan. Bir görselleştirilmiş ve sabit hacimli gaz-katı bağlantı sistemi burada CO2 sorpsiyon kömür fiziksel ve mekanik özellikleri üzerinde etkisini araştırmak için tanıtıldı. Sabit bir hacim tutmak ve örnek bir kamera kullanarak izlemek mümkün olmak, bu sistem enstrüman doğruluğu geliştirmek ve fraktal geometri yöntemi ile kırık evriminin analiz potansiyeli sunuyor. Bu yazıda, farklı CO2 basınçlarında, gaz katı bağlantı testi sistemi ile bir briket örneği ile tek eksenli sıkıştırma deneyi gerçekleştirmek için tüm adımlar sağlanır. Ham kömür ve sodyum humat çimento ile soğuk basılmış bir briket, yüksek basınçlı CO2' ye yüklenir ve yüzeyi gerçek zamanlı olarak bir kamera kullanılarak izlenir. Ancak, Briket ve ham kömür arasındaki benzerlik hala iyileştirme ihtiyacı ve metan gibi yanıcı bir gaz (CH4) test için enjekte edilemez. Sonuç olarak, Co2 sorpsiyon, briketin en yüksek mukavemet ve elastik modülü azaltılmasına yol açar ve bir başarısızlık durumunda briket kırığı evrimi fraktal özellikleri gösterir. Güç, elastik Modulus ve Fraktal boyut tüm CO2 basıncı ile ilişkilidir, ancak doğrusal bir korelasyon ile. Görselleştirilen ve sabit hacimli gaz-katı bağlama test sistemi, multifield bağlantı efekti dikkate alınarak rock mekaniği hakkında deneysel araştırmalar için bir platform olarak hizmet verebilir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Atmosferdeki CO2 ' nin artan konsantrasyonu, küresel ısınma efektine neden olan doğrudan bir faktördür. Kömür güçlü sorpsiyon kapasitesi nedeniyle, bir kömür dikiş Co2 sekestrasyon sera gazı küresel emisyon azaltmak için pratik ve çevre dostu bir araç olarak kabul edilir1,2,3. Aynı zamanda, enjekte Co2 , CH4 ' ü değiştirebilir ve Coalbed metan iyileşme (ecbm)4,5,6' da gaz üretim promosyonuna neden olabilir. Co2 sekestrasyon ekolojik ve ekonomik umutları son zamanlarda araştırmacılar arasında dünya çapında dikkat çekti, yanı sıra farklı uluslararası çevre koruma grupları ve devlet kurumları arasında.

Kömür, bir gözenek, kırık ve kömür matrisinden oluşan heterojen, yapısal anisotropik bir kaya şeklindedir. Gözenek yapısı, gaz sequestration hayati bir rol oynarken, büyük miktarda gaz adsorbe, büyük bir özel yüzey alanı vardır ve kırık ücretsiz gaz akışı için ana yoldur7,5. Bu benzersiz fiziksel yapı, CH4 ve Co2için büyük bir gaz adsorpsiyon kapasitesine yol açar. Maden gazı birkaç formda kömür yatağında yatırılır: (1) Mikrogözenekler ve daha büyük gözenekler yüzeyinde adsorbe; (2) kömür moleküler yapısında absorbe; (3) kırıklar ve daha büyük gözenekler ücretsiz gaz olarak; ve (4) mevduat suyunda çözülür. Ko4 ve Co2 için kömür sorpsiyon davranış matris şişme nedenleri ve daha fazla çalışmalar bu heterojen bir süreçtir ve kömür litotypes ile ilgili olduğunu göstermektedir9,10,11. Buna ek olarak, gaz Sorpsiyonu kömür kurucu ilişkisi hasar neden olabilir12,13,14.

Ham kömür örneği genellikle kömür ve CO2 kavrama deneylerinde kullanılır. Özellikle, bir kömür madeninde çalışan yüz ham kömür büyük bir parçası bir örnek hazırlamak için kesilir. Ancak, ham kömür fiziksel ve mekanik özellikleri kaçınılmaz bir kömür dikiş doğal gözenekleri ve kırıklar rasgele uzamsal dağılımı nedeniyle yüksek dağılım derecesi var. Dahası, gaz taşıyan kömür yumuşak ve yeniden şekillendirilmelidir zordur. Ortogonal deneysel yöntemin ilkelerine göre, ham kömür tozu ve çimento ile reconstituted briket, kömür sorpsiyon testi kullanılan ideal bir malzeme olarak kabul edilir15,16. Metal ile soğuk preslenmiş olmak, gücü önceden ayarlanmış olabilir ve tek değişkenli etkisi karşılaştırmalı analiz faydaları çimento, miktarını ayarlayarak kararlı kalır. Ayrıca, briket numunesi gözenekliliği ~ 4-10 kez ise, ham kömür numunesi, benzer adsorpsiyon ve desorpsiyon özellikleri ve stres-gerinim eğrisi deneysel araştırma bulunmuştur17,18 , 19 , 20. Bu yazıda, gaz taşıyan kömür için benzer bir malzeme şeması briket21hazırlamak için benimsenmiştir. Ham kömür, Xinzhuangzi kömür madeni, Huainan, Anhui eyaleti, Çin 'de 4671B6 çalışma yüzü alınmıştır. Kömür dikiş yaklaşık 450 m zemin seviyesinde ve 360 m deniz seviyesinin altında, ve yaklaşık 15 ° ' de dips ve kalınlıkta neredeyse 1,6 m. Briket numunesi yüksekliği ve çapı 100 mm ve 50 mm 'dir, sırasıyla Uluslararası kaya mekaniği Derneği (ıSRM)22tarafından önerilen boyuttadır.

Laboratuvar koşullarında gaz taşıyan kömür deneyleri için önceki tek eksenli veya Triaksiyel yükleme test aletleri, arkadaşlar23,24,25,26 olarak sunulan bazı eksiklik ve sınırlamalar var ,27,28: (1) yükleme işlemi sırasında, gemi hacmi piston hareket ile azalır, gaz basıncında dalgalanmalara neden ve gaz Sorpsiyonu bozuklukları; (2) numunelerin gerçek zamanlı görüntü izleme yanı sıra yüksek gaz basıncı ortamında çevresel deformasyon ölçümleri, yürütmek zordur; (3) onlar mekanik yanıt özelliklerini analiz etmek için önceden yüklenmiş numunelerde dinamik yük bozuklukları stimülasyon ile sınırlıdır. Gaz-katı bağlama koşulunda enstrüman hassasiyetini ve veri alımını iyileştirmek için, (1) bir görselleştirme ile bir görselleştirilmiş yükleme gemisi de dahil olmak üzere, bir görselleştirilmiş ve sabit hacimli test sistemi29 geliştirilmiştir (Şekil 1) çekirdek bileşeni olan sabit hacim odası; (2) bir vakum kanalı ile bir gaz dolum modülü, iki dolum kanalları, ve bir serbest Kanal; (3) bir elektro-hidrolik servo üniversal test makinesi ve kontrol bilgisayardan oluşan bir Aksiyel yükleme modülü; (4) bir veri edinme modülü bir çevresel Deplasman Ölçüm aparatı oluşan, bir gaz basıncı sensörü, ve görselleştirilmiş yükleme gemisi penceresinde bir kamera.

Çekirdek görselleştirilmiş gemi (Şekil 2), iki ayar silindirinin üst plakaya sabitlenmesine ve pistonların aynı anda bir kiriş üzerinden yükleme ile hareket etmesi ve yükleme pistonunun kesit alanı ile aynı şekilde tasarlanmıştır. ayar silindirlerinin toplamı. Bir iç delik ve yumuşak borulardan akan, gemide yüksek basınçlı gaz ve iki silindir bağlanır. Bu nedenle, gemi yükleme pistonlu aşağı hareket ettiğinde ve gaz sıkıştırır, bu yapı hacim değişikliği ofset ve basınç paraziti ortadan kaldırabilir. Buna ek olarak, piston üzerinde uygulanan devasa gaz kaynaklı karşı kuvvet, test sırasında cihazın güvenliğini önemli ölçüde arttırarak engellenir. Temperli borosilikat cam ile donatılmış ve geminin üç tarafında bulunan pencereler, numunenin bir fotoğrafını çekmek için doğrudan bir yol sağlar. Bu cam başarıyla test edilmiş ve düşük genişleme oranı, yüksek mukavemetli, ışık geçirgenliği ve kimyasal istikrar29Ile 10 MPa gaz kadar direnmeye kanıtlanmıştır.

Bu yazıda, bir briket hazırlamak tüm parçaların açıklamasını içeren yeni görselleştirilmiş ve sabit hacimli gaz-katı bağlantı test sistemi ile CO2-rulman kömür bir tek eksenli sıkıştırma deneyi gerçekleştirmek için prosedür açıklanır ham kömür tozu ve sodyum humat kullanarak örnek, hem de yüksek basınç CO2 enjekte ve tek eksenli sıkıştırma davranış ardışık adımlar. Tüm örnek deformasyon işlemi bir kamera kullanılarak izlenir. Bu deneysel yaklaşım, gaz taşıyan kömürün adsorpsiyon kaynaklı hasarı ve kırık evrimini karakteristik olarak analiz etmenin alternatif bir yolunu sunar.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. numune hazırlama

  1. Xinzhuangzi kömür madeninden 4671B6 çalışma yüzü ham kömür blokları toplayın. Düşük mukavemet ve yapının gevşemesi nedeniyle, çiğ kömür kırık ve muhtemelen kirleri ile karışık olduğunu unutmayın. Bu iç ve dış faktörlerin etkisini önlemek için, yanı sıra mümkün olduğunca kömür inhomojenliği azaltmak, büyük kömür blokları seçin (yaklaşık 15 cm uzunluğunda, 10 cm genişliğinde, ve 10 cm yüksekliğinde).
  2. Kömür karışık kirleri kaldırmak ve emici pamuk ve asetaldehit ile kırıcı odası fırçalamak için bir cımbız kullanın.
  3. Bir çene kırıcı ile küçük parçalar halinde kömür blokları Smash ve 6 ve 16 Mesh standart ekranlar ile donatılmış bir elek Shaker onları barınak. Sıralanmış kömür tozunu çapa göre ayrı olarak yerleştirin.
  4. Sırasıyla 0 – 1 mm ve 1 – 3 mm 'lik partikül boyutu dağılımı ile 1.000 g ve 300 g 'lik Pulverize kömür tartın. 0.76 bir kütle oranında bir kabı bir araya koyun: 0.24 ve bir cam çubuk ile iyi karıştırın (6 mm çapı ile).
    Not: sürekli ambalaj teorisinin Gaudian-Schuman işlevine göre, parçacık boyutu dağılım değeri (m) yaklaşık 0,25 eşittir (partikül boyutu kütlesi 1 – 3 mm 'dir: Toplam kütle = 0,24), briket gücü maksimum30.
  5. Çimento hazırlamak için, bir kabı içine sodyum humat tozu (99,99% saflık) 4 gr koymak ve damıtılmış su yaklaşık 96 ml ekleyin. Onları karıştırın ve tüm sodyum humat iyi çözünmüş olduğundan emin olmak için bir cam çubuk kullanın.
    Not: Çimento konsantrasyonu doğrudan briket sıkıştırıcı gücünü etkiler. Tablo 1 , temsili sonuçlar Için 2 No 'lu numunenin kullanıldığı özel briket hazırlama oranlarını ortaya çıkarır.
  6. 230 g karışık kömür tozu ve 20 g sodyum humat solüsyonu bir kabı içine koyun ve onları bir araya karıştırın.
    Not: numuneler yapma önceki deneyimleri dayanarak, bir briket 250 g malzeme ile üretilen, soğuk basın yöntemi kullanarak, standart rock örneği22, nerede kömür tozu hesapları için 92% ve çimento hesapları% 8 için boyut gereksinimi karşılar.
  7. Briket büyüklüğüne uyarlanmış şekillendirme araçlarını kullanarak briket soğuk basın (Şekil 3).
    1. Standart boyutlu bir briket üretmek için, şekillendirme araçlarının iç yüzeyini yağlama yağı ile kat. Şekil 3' ün #2, #3 ve #4 takım bileşenlerini birleştirin ve 250 g karışık malzeme ile deliği doldurun.
    2. Malzeme üzerine Şekil 3 ' ün bileşen #1 koyun ve her şeyi bir elektro-hidrolik servo üniversal test makinesinin pistonunun altına yerleştirin.
    3. Elektro-hidrolik servo üniversal test makinesini kontrol etmek için Winwdw (veya eşdeğeri) yazılımını başlatın. Yazılım, 50 kN için maksimum kuvvet ayarlamak için kuvvet aralığı tıklayın ve değiştirme değeri temizlemek için Sıfırla tıklayın.
    4. Seçenek kuvvet yükleme denetimini sol tıklayın. 0,1 kN/s 'de hareketli oranı ayarlayın. 29,4 kN 'da hedef kuvvet değerini ayarlayın ve 900 s 'de tutma süresi. Ardından, Başlat'a tıklayın.
    5. Şekillendirme araçlarını çıkarın ve onları kauçuk bir plakaya çevirin. Takım bileşenlerini #4, #2, #3 ve #1 bu sırayla sökmek için kauçuk çekiç kullanın.
  8. 48 h için 40 °C ' lik kuluçte briket koyun. Sonra, elektronik ölçeklerle kütlesini tartmak (0,01 g hassasiyetle) ve kurutduktan sonra bir Vernier Kaliper (0,02 mm hassasiyetle) ile yüksekliği ve çapını ölçmek.
  9. 20 °C sıcaklıkta ve% 65 bağıl nem (Standart GB/T 212-2008) ile ( malzeme tablosunabakın) bir kısmi analizörü kullanarak, briket nem içeriği, kül içeriği ve uçucu içeriği ölçmek. Parlak briket üzerinde bir Vitrinit yansıma ölçümü gerçekleştirin, bir fotometre mikroskop kullanarak (Standart GB/T 6948-2008 başına).
  10. Evrensel bir test makinesi ve bir gerinim kontrollü doğrudan kesme aparatı (Standart GB/T 23561-2010 başına) kullanarak tek eksenli basınç dayanımı, çekme dayanımı, uyum ve iç sürtünme açısını ölçün. Bir direnç gerilme ölçer (Standart GB/T 22315-2008 başına) kullanarak bir Poisson oranı ölçümü gerçekleştirin.
  11. Ham kömür ve briket bir adsorpsiyon testi yapmak, bir İzoterm adsorpsiyon enstrüman kullanarak (Standart GB/T19560-2008 başına).

2. deneysel yöntemler

  1. Laboratuvar kurulumu
    1. Test sistemini elektromanyetik parazit olmadan temiz bir laboratuvarda sessiz ve titreşimsiz bir alana yerleştirin. Oda sıcaklığı test sırasında istikrarlı kalmalıdır.
    2. Görselleştirilmiş gemisi elektro-hidrolik servo üniversal test makinesinin platformuna koyun. Test makinesinin pistonu, belirli bir aracın kullanımı ile görselleştirilen gemiyle bağlayın (bkz. Şekil 4).
    3. Gaz tankı nozulunda manuel basınç azaltma valfi takın. Vanayı, görselleştirilmiş geminin alt plakasına yumuşak boru ile (5 mm iç çapı ve 30 MPa 'lik maksimal basınç) gaz dolum kanalına bağlayın. Vakum kanalını ve vakum pompasını aynı boruyla bağlayın.
    4. Yüksek mukavemetli cıvatalar ile görselleştirilmiş geminin arka kapısını düzeltin. Bilgisayarı, veri edinme kutusunu (DAQ kutusu) ve gömülü gaz basıncı sensörünü arka kapıya bağlayın.
  2. Hava sızdırmazlığı testi ve boş ölçüm
    1. Görselleştirilmiş gemide gaz basıncı verileri elde etmek için, yazılım Daq Sensor-16 (veya eşdeğer) başlatın. Yazılım üzerinde, Başlat'ı tıklatın.
    2. Vakum pompasına başla. Vana v1 (Şekil 2) açın ve v2, v3 ve v4 (Şekil 2) kapatın. Görselleştirilmiş gemi odasını vakum. V1 kapatın ve vakum altında kadar vakum pompa.
    3. Açık v2 ve gaz tankı (helyum ile). Gaz tankının çıkış basıncını yaklaşık 2 MPa (bağıl basınç) ayarlamak için manuel basınç azaltma valfi kullanın.
    4. Daq Sensor-16üzerinde görüntülenen gaz basıncı eğrisini dikkatle inceleyin. Yaklaşık 2 MPa olduğunda, v2 'yi ve gaz tankını kapatın.
      Not: 24 saat sonra, gaz basıncının azaltılması% 5 ' ten az ise, görselleştirilen geminin mühürleştirmesi iyidir.
    5. Aşağı hareketli yükleme pistonunun sürtünme gücünü ölçmek için, Electro-hidrolik servo üniversal test makinesini kontrol etmek için yazılım Winwdw başlatın.
    6. Yazılım, Güç aralığı 5 kN maksimum kuvvet ayarlamak için tıklayın ve sıfırlama üzerine tıklayın yer değiştirme değerini temizlemek için. Seçenek deplasman yükleme hızınısol tıklatın. Hareketli oranı 1 mm/dak olarak ayarlayın; sonra Başlat' ı tıklatın.
    7. Winwdw 'de görüntülenen yer değiştirme yaklaşık 5 mm ise stopüzerine tıklayın. Güç yer değiştirme eğrisini kaydetmek için veri Kaydet 'e sol tıklayın.
    8. V4 'u açın ve helyumu havaya boşaltın. Görselleştirilmiş geminin arka kapısını sökün ve v4 'ü kapatın.
      DIKKAT: olası boğulma tehlikesi nedeniyle gaz salınımı sırasında kapı ve pencereler havalandırma için açık olmalıdır.
  3. Tek eksenli sıkıştırma deneyi
    1. Bir Vernier Kaliper (0,02 mm hassasiyetle) ile briket yüksekliği (h) ve çapı (d) ölçmek. Elektronik ölçeklerle (0,01 g hassasiyetle) briket kütlesini (m) tartın. Aşağıdaki denklemle belirgin yoğunluğunu (figure-protocol-1) hesaplayın.
      figure-protocol-2
    2. Çevresel deformasyon test cihazının zincir silindirini briket orta pozisyonuna takın (Şekil 5, #1) ve kelepçe tutucusunu (Şekil 5, #2) düzeltin. Sensörün (Şekil 5, #3) Daq kutusunu, görselleştirilmiş geminin Havacılık konnektöründen (Şekil 2) bağlayın ve yükleme pistonunun altına yerleştirin.
      Not: veri edinimi doğruluğunu sağlamak Için, zincir silindirini ve numunenin üst yüzeyini yükleme pistonunun paralel olması Için ayarlayın.
    3. Universal test makinesini kontrol etmek için Winwdw 'yi başlatın. Yazılım, seçenek deplasman yükleme hızısol tıklayın. Hareketli oranı 10 mm/dak olarak ayarlayın. piston ile örnek arasında kalan mesafe 1 – 2 mm olana kadar evrensel test makinesinin uzaktan kumandasının aşağı düğmesine basın. Sonra, görselleştirilmiş geminin arka kapısını birleştirin.
    4. 2.2.1 – 2.2.2 arasındaki adımları yineleyin. Açık v3 ve gaz tankı (CO2, saflık = 99,99%). Gaz tankının çıkış basıncını belirli bir değere ayarlamak için manuel basınç azaltma valfi kullanın.
    5. Daq Sensor-16' da görüntülenen gaz basıncı eğrisini dikkatle inceleyin. Hedef değere yeterince yaklaştığınızda, v3 ve gaz tankı (CO2) kapatın.
      Not: gaz basıncı eğrisi kararlı olduğunda, briket adsorpsiyon ve desorpsiyon dinamik denge durumuna ulaştı. Genellikle, tam adsorb için briket için 6-8 h alır. Bu testte, adsorpsiyon süresi 24 saat olarak ayarlanmıştır.
    6. 24 saat sonra, kamerayı görselleştirilmiş geminin penceresinin yanında bir tripod ile yerleştirin. Örnek görüntünün kamera ekranının ortasında gösterildiğinden emin olmak için yüksekliği ve açısı ayarlayın.
    7. Briket çevresel deformasyonunu izlemek için yazılım SDU deformasyon edinme v 2.0 (veya eşdeğer) başlatın. Başlat'a tıklayın.
    8. Winwdwüzerinde, Yeni örnek üzerine tıklayın ve briket yüksekliği ve çapı yazın, kesit alanınatıklayın ve ardından Onaylatıklayın. Maksimum kuvveti 5 kN olarak ayarlamak için kuvvet aralığı 'na tıklayın ve yer değiştirme değerini temizlemek için Sıfırla 'ya tıklayın.
    9. Seçenek deplasman yükleme hızı sol tıklayın ve 1 mm/dakika içinde hareketli oranı set örnek sıkıştırmak için Başlat 'ı tıklatın. Aynı zamanda, video kaydını başlatmak için kameranın Başlangıç düğmesine basın.
    10. Ne zaman örnek tamamen başarısız, tıklayın stop ve veri kaydetmek, bu sırada, hem winwdw ve SDU deformasyon edinme v 2.0. Video kaydını durdurmak için kamera üzerinde Başlat düğmesine tekrar basın.
    11. CO2 ' yi gemi odasında serbest bırakmak için adım 2.2.8 tekrarlayın. Gaz basıncı sensörü ve çevresel deformasyon test aparatı için havacılık konnektörlerinin bağlantısını kesin.
    12. Winwdwüzerinde seçenek deplasman yükleme hızı sol tıklayın. Hareketli oranı 10 mm/dak olarak ayarlayın. Evrensel test makinesinin uzaktan kumandasının yukarı düğmesine basın. Geminin yükleme pistonu, briket üzerinde 2 – 3 mm civarında olduğunda, briket çıkarın ve zincir silindirinden çıkarın.
    13. Bağlantı aracını pistonlar arasında sökün. Görselleştirilmiş kabı bir elektrikli süpürge ile temizleyin.
  4. Tamamlama
    1. Winwdw ve SDU deformasyon edinme v 2.0elde edilen stres eksenli gerinim eğrisi ve çevresel gerinim eğrisi dayanarak, aşağıdaki denklem ile numunenin hacim gerinim hesaplayın.
      figure-protocol-3
      Burada, figure-protocol-4 = hacim gerinim; figure-protocol-5 = Aksiyel gerinim; figure-protocol-6 = çevresel gerginlik.
    2. Gerilim eksenli gerinim eğrisinden en yüksek mukavemeti elde et. Güç azaltma oranı aşağıdaki gibi hesaplanır.
      figure-protocol-7
      Burada, figure-protocol-8 = mukavemet azaltma oranı; figure-protocol-9 = Co2farklı bir basınç altında numunenin tepe gücü; figure-protocol-10 = atmosferik havadaki numunenin en yüksek mukavemeti.
    3. Aşağıdaki denkleme göre stres eksenel gerinim eğrisindeki doğrusal aşaması kullanarak elastik modüle hesaplayın.
      figure-protocol-11
      Burada, figure-protocol-12 numunenin elastik modülü =; figure-protocol-13 doğrusal aşama (megapascal) = stres artışı; figure-protocol-14 = doğrusal aşamanın gerinim artışı. Elastik modüus azaltma oranını aşağıdaki gibi hesaplayın.
      figure-protocol-15
      Burada, figure-protocol-16 = elastik modülü azaltma hızı, figure-protocol-17 Co2farklı bir basınç altında numune elastikiyet modülü =; figure-protocol-18 = atmosferik havadaki numunenin elastik modülü.
    4. Kutu sayma boyut yöntemine göre test ve istatistik kırık kaplama alanı sırasında bir programı (örn. MATLAB 'da yazılmış) kullanarak örnek fotoğraflar seçin.
      figure-protocol-19
      Burada, figure-protocol-20 = ızgara numarası kare ızgara yan uzunluğundaki kırık alanını kapsayacak şekilde figure-protocol-21 ; figure-protocol-22 = bir sabit; figure-protocol-23 = Fraktal boyut; figure-protocol-24 = kare ızgaranın yan uzunluğu. En az kılavuz boyutu, Bu testteki piksel boyutuna eşittir.
      1. Korelasyon katsayısı aşağıdaki denkleme göre hesaplayın.
        figure-protocol-25
        Burada,figure-protocol-26 = korelasyon katsayısı; figure-protocol-27 = Kovaryans figure-protocol-28 ve figure-protocol-29 ; figure-protocol-30 = varyans figure-protocol-31 ; figure-protocol-32 = varyans figure-protocol-33 .

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Briket örneğinin ortalama kütlesi 230 g idi. Endüstriyel analizlere bağlı olarak, briket% 4,52 nem içeriği ve% 15,52 ' lik bir kül içeriği sergiledi. Ayrıca, uçucu içerik yaklaşık% 31,24 oldu. Sodyum humat kömür elde edildi gibi, briket bileşenleri ham kömür benzer. Fiziksel özellikler Tablo 2' de görüntülenir.

Ham kömür ve briket arasındaki mekanik özelliklerin karşılaştırılması Tablo 3' te gös...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yüksek basınçlı gaz tehlikesi göz önüne alındığında, test sırasında bazı kritik adımlar önemlidir. Vanalar ve O halkalar düzenli olarak denetlenmeli ve değiştirilmesi gerekir ve herhangi bir ateşleme kaynağı laboratuvarda izin verilmez. Manuel basınç düzenleyen vanayı kullanırken, deney kapağı yavaş yavaş görselleştirilmiş damar artışı basınç yapmak için vana büküm gerekir. Test sırasında geminin parçalarına ayırmayın. Deney bittiğinde, geminin arka kapısı yüksek basınçlı gazın toplam salınmasından sonra açılmalıdır; Aks...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma Çin Ulusal Major bilimsel enstrümanlar geliştirme projesi (Grant No. 51427804) ve Shandong Eyaleti Ulusal Doğal Bilim Vakfı (Grant Hayır tarafından desteklenmektedir. ZR2017MEE023).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
3Y-Leica MPV-SP fotometre mikrofotometrik sistemiLeica, AlmanyaM090063016Vitrinit < br / > yansıma ölçümü için kullanılır
Otomatik izoterm adsorpsiyon cihazıBeiShiDe Enstrüman Teknolojisi (Pekin) CO., Ltd.3H-2000PHİzotermal adsorpsiyon testi
Elektro hidrolik servo üniversal test makinesiJinan Shidaishijin test makinesi CO., LtdWDW-100EIII
eksenel basınç sağlamak için kullanılır
Gaz basınç sensörüPekin Yıldız Sensör Teknolojisi CO., LTDCYYZ11Gaz basıncı izleme
Gaz tankı (karbondioksit / helyum)Heifei Henglong Gas., LtdGaz kaynak
yüksek hızlı kameraSony şirketiFDR-AX30Görüntü izleme
Kuluçka MakinesiYuyao YuanDong Dijital Enstrüman FabrikasıXGQ-2000Briket kurutma
çeneli kırıcıHebi Tianke Instrument CO., LtdEP-2Kömür öğütme
Manuel basınç düşürme vanasıShanghai Saergen Instrument CO., LtdR41Çıkış gazı basıncı ayarlama
Yakın Analiz CihazıChangsha Kaiyuan Instrument CO., Ltd5E-MAG6700Kömür endüstriyel analizi
Direnç gerinim ölçerJinan Sigmar Technology CO.,LTDASMB3-16/8Poisson oranı ölçümü
Elek çalkalayıcı (6,16mesh)Hebi Tianguan Instrument CO.,LtdGZS-300Kömür tozu barınağı
Yumuşak boruJinan Quanxing Yüksek basınçlı boru CO., Ltdİç çap = 5 mm < br / > maksimum basınç = 30 MPa
Standart kaya numunesi çevresel deformasyon test cihazıHuainan Qingda Machinery CO., LtdÇevresel deformasyon
edinimi
Gerinim kontrollü
doğrudan kesme aparatı		Pekin Havacılık ve Uzay Huayu Test Cihazı CO., LTDZJ-4AÇekme mukavemeti, kohezyon, iç sürtünme
açısı Ölçüm
Vakum pompasıFujiwara, Japonya750Dbuharlaştırmak için kullanılır
Görsel yükleme gemisiHuainan Qingda Machinery CO., LtdNumune
yükleme ve gerçek zamanlı izleme için alet
Gemi Vana Jiangsu Subei Valve Co., Ltd S4 NS-MG16-MF1 Gaz sızdırmazlığını

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Mazzotti, M., Pini, R., Storti, G. Enhanced coalbed methane recovery. Journal of Supercritical Fluids. 47 (3), 619-627 (2009).
  2. Litynski, J., et al. U.S. Department of Energy’s Regional Carbon Sequestration Partnership Program: Overview. Energy Procedia. 1 (1), 3959-3967 (2009).
  3. Lackner, K. S. A Guide to CO2 Sequestration. Science. 300 (5626), 1677-1678 (2015).
  4. Zhou, F. D., et al. A feasibility study of ECBM recovery and CO2, storage for a producing CBM field in Southeast Qinshui Basin, China. International Journal of Greenhouse Gas Control. 19 (19), 26-40 (2013).
  5. Zhou, F., Hussain, F., Cinar, Y. Injecting pure N2 and CO2 to coal for enhanced coalbed methane: Experimental observations and numerical simulation. International Journal of Coal Geology. 116 (5), 53-62 (2013).
  6. Pini, R., Ottiger, S., Storti, G., Mazzotti, M. Pure and competitive adsorption of CO2, CH4 and N2 on coal for ECBM. Energy Procedia. 1 (1), 1705-1710 (2009).
  7. Nie, B. S., Li, X. C., Cui, Y. J., Lu, H. Q. Theory and application of gas migration in coal seam. , Science Press. Beijing, China. (2014).
  8. Scott, A. R. Improving coal gas recovery with microbially enhanced coalbed methane. Coalbed Methane: Scientific, Environmental and Economic Evaluation. Mastalerz, M., Glikson, M., Golding, S. D. , Springer. Netherlands. 89-110 (1999).
  9. Gorucu, F., et al. Effects of matrix shrinkage and swelling on the economics of enhanced-coalbed-methane production and CO2 sequestration in coal. Spe Reservoir Evaluation Engineering. 10 (4), 382-392 (2007).
  10. Liu, S. M., Wang, Y., Harpalani, S. Anisotropy characteristics of coal shrinkage/swelling and its impact on coal permeability evolution with CO2 injection. Greenhouse Gases Science & Technology. 6 (5), 615-632 (2016).
  11. Larsen, J. W. The effects of dissolved CO2, on coal structure and properties. International Journal of Coal Geology. 57 (1), 63-70 (2004).
  12. Mastalerz, M., Gluskoter, H., Rupp, J. Carbon dioxide and methane sorption in high volatile bituminous coals from Indiana, USA. International Journal of Coal Geology. 60 (1), 43-55 (2004).
  13. Li, X. C., Nie, B. S., He, X. Q., Zhang, X., Yang, T. Influence of gas adsorption on coal body. Journal of China Coal Society. 36 (12), 2035-2038 (2011).
  14. Du, Q. H., Liu, X. L., Wang, E. Z., Wang, S. J. Strength Reduction of Coal Pillar after CO2 Sequestration in Abandoned Coal Mines. Minerals. 7 (2), 26-41 (2017).
  15. Zhao, B., et al. Similarity criteria and coal-like material in coal and gas outburst physical simulation. International Journal of Coal Science and Technology. 5 (2), 167-178 (2018).
  16. Xu, J., Ye, G. -b, Li, B. -b, Cao, J., Zhang, M. Experimental study of mechanical and permeability characteristics of moulded coals with different binder ratios. Rock and Soil Mechanics. 36 (1), 104-110 (2015).
  17. Barbara, D., et al. Balance of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette. Fuel Processing Technology. 106 (2), 95-101 (2013).
  18. Benk, A., Coban, A. Molasses and air blown coal tar pitch binders for the production of metallurgical quality formed coke from anthracite fines or coke breeze. Fuel Processing Technology. 92 (5), 1078-1086 (2011).
  19. Zhao, H. B., Yin, G. Z. Study of acoustic emission characteristics and damage equation of coal containing gas. Rock and Soil Mechanics. 32 (3), 667-671 (2011).
  20. Cao, S. G., Li, Y., Guo, P., Bai, Y. J., Liu, Y. B. Comparative research on permeability characteristics in complete stress-strain process of briquette and coal samples. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 29 (5), 899-906 (2010).
  21. Wang, H. P., et al. Development of a similar material for methane-bearing coal and its application to outburst experiment. Rock and Soil Mechanics. 36 (6), 1676-1682 (2015).
  22. Ulusay, R. The ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 2007-2014. , Springer International Publishing. Switzerland. (2015).
  23. Ranathunga, A. S., Perera, M. S. A., Ranjith, P. G. Influence of CO2 adsorption on the strength and elastic modulus of low rank Australian coal under confining pressure. International Journal of Coal Geology. 167, 148-156 (2016).
  24. Ranjith, P. G., Perera, M. S. A. Effects of cleat performance on strength reduction of coal in CO2, sequestration. Energy. 45 (1), 1069-1075 (2012).
  25. Masoudian, M. S., Airey, D. W., El-Zein, A. Experimental investigations on the effect of CO2, on mechanics of coal. International Journal of Coal Geology. 128 (3), 12-23 (2014).
  26. Wang, S. G., Elsworth, D., Liu, J. S. Rapid decompression and desorption induced energetic failure in coal. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 7 (3), 345-350 (2015).
  27. Hadi Mosleh, M., Turner, M., Sedighi, M., Vardon, P. J. Carbon dioxide flow and interactions in a high rank coal: Permeability evolution and reversibility of reactive processes. International Journal of Greenhouse Gas Control. 70, 57-67 (2018).
  28. Abhijit, M., Harpalani, S., Liu, S. M. Laboratory measurement and modeling of coal permeability with continued methane production: Part 1 – Laboratory results. Fuel. 94 (1), 110-116 (2012).
  29. Li, Q. C., et al. Development and application of a gas-solid coupling test system in the visualized and constant volume loading state. Journal of China University of Mining & Technology. 47 (1), 104-112 (2018).
  30. Allen, T. Particle Size Measure. , China Architecture & Building Press. Beijing, China. (1984).
  31. Wang, H. P., et al. Coal and gas outburst simulation system based on CRISO model. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 34 (11), 2301-2308 (2015).
  32. Zhang, Q. H., et al. Exploration of similar gas like methane in physical simulation test of coal and gas outburst. Rock and Soil Mechanics. 38 (2), 479-486 (2017).
  33. Xia, G. Z. Study on density and refractive index of near-critical fluid. , Huazhong University of Science and Technology. Master’s degree thesis (2009).
  34. Ruppel, T. C., Grein, C. T., Bienstock, D. Adsorption of methane on dry coal at elevated pressure. Fuel. 53 (3), 152-162 (1974).
  35. Ranjith, P. G., Jasinge, D., Choi, S. K., Mehic, M., Shannon, B. The effect of CO2 saturation on mechanical properties of Australian black coal using acoustic emission. Fuel. 89 (8), 2110-2117 (2010).
  36. Viete, D. R., Ranjith, P. G. The effect of CO2, on the geomechanical and permeability behaviour of brown coal: Implications for coal seam CO2 sequestration. International Journal of Coal Geology. 66 (3), 204-216 (2006).
  37. Jiang, Y. D., Zhu, J., Zhao, Y. X., Liu, J. H., Wang, H. W. Constitutive equations of coal containing methane based on mixture theory. Journal of China Coal Society. 32 (11), 1132-1137 (2007).
  38. Xie, H. P., Gao, F., Zhou, H. W., Zuo, J. P. Fractal fracture and fragmentation in rocks. Journal of Seismology. 23 (4), 1-9 (2003).
  39. Miao, T. J., Yu, B. M., Duan, Y. G., Fang, Q. T. A fractal analysis of permeability for fractured rocks. International Journal of Heat & Mass Transfer. 81 (81), 75-80 (2015).
  40. Liu, R. C., Jiang, Y. J., Li, B., Wang, X. S. A fractal model for characterizing fluid flow in fractured rock masses based on randomly distributed rock fracture networks. Computers & Geotechnics. 65, 45-55 (2015).
  41. Pan, J. N., et al. Micro-pores and fractures of coals analysed by field emission scanning electron microscopy and fractal theory. Fuel. 164, 277-285 (2016).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

CO2 Sorpsiyon AnaliziGaz Kat Kuplaj SistemiG rselle tirilmi Sabit HacimFraktal Geometri Y ntemiBriket Numune Haz rlamaY ksek Bas n l CO2evresel Deformasyon TestiElektrohidrolik Servo Test SistemiKutu Sayma Boyutu

İlgili makaleler