En Uniaxial sammenntrykking eksperiment med CO₂-bærende kull ved hjelp av en visualisere og Constant-volum gass-solid kopling test system

Denne metoden kan bidra til å svare på viktige spørsmål innen karbondioksid geologisk sekvestrasjon og kullmetanutvinning om forholdet mellom kullets egenskaper og gass adsorpsjon. Den største fordelen med denne teknikken er at statisk og dynamisk belastning kan gjelde på briketter i konstant volumtilstand og hele eksperimentprosessen visualiseres ved fotografisk overvåking. Det er ingen spesielle krav til arten av prøven, derfor kan denne metoden gjelde for mekaniske tester av porøs stein.

Til å begynne med, veie 1000 gram og 300 gram pulverisert kull med en partikkelstørrelsesfordeling på henholdsvis null til en millimeter og en til tre millimeter. Sett dem sammen i et beger i en masseandel på 0,76 til 0,24 og bruk en seks millimeter diameter glassstang for å blande dem godt. For å forberede sementen, legg fire gram natrium humate pulver i et beger og tilsett ca 96 millimeter destillert vann.

Bruk en glassstang til å røre dem og sørg for at all natrium humate er godt oppløst. Bland deretter 230 gram blandet kullpulver og 20 gram natrium humate oppløsning i et beger. For å produsere en brikettercoat i standard størrelse, er den indre overflaten av formverktøyene med smøreolje.

Monter verktøykomponenter Bunnplate, hoveddelen og ring og fyll hullet med 250 gram blandet materiale. Sett Trykk stempel på toppen av det blandede materialet og plasser alle deler under stempelet på en elektrohydraulisk servo universell testmaskin. Start programvaren WinWdw for å kontrollere den elektrohydrauliske servo universelle testmaskinen.

I programvaren klikker du på kraftområdet for å sette maksimal kraft til 50 kilonewtons og klikker på reset for å fjerne forskyvningsverdien. Venstreklikk på alternativet kraft lasting kontroll. Sett flytteforholdet til 0,1 kilonewtons per sekund.

Sett målkraftverdien til 29,4 kilonewtons og holdetid på 900 sekunder. Klikk deretter på start. Deretter tar du ut formverktøyene og inverterer dem på en gummiplate.

Bruk en gummihammer til å demontere verktøykomponenter i rekkefølgen fra bunnen til toppen. Sett briketten i en 40 graders Celsius inkubator i 48 timer. Først må du feste bakdøren til det visualiserte fartøyet med bolter med høy styrke.

Koble datamaskinen, datainnsamlingsboksen og den innebygde gasstrykksensoren til bakdøren. For å innhente gasstrykkdataene i det visualiserte fartøyet, start programvaren Data Acquisition Sensor. Klikk på start på programvaren.

Åpne ventilen V1 og lukk V2, V3 og V4 for å støvsuge det visualiserte karkammeret. Etter 30 minutter slå av V1 og vakuumpumpe. Åpne V2 og gasstanken med helium.

Bruk den manuelle trykkreduserende ventilen til å justere utløpstrykket på gasstanken. Følg gasstrykkkurven som vises på datainnsamlingssensor 16 nøye. Når den når omtrent to megapascals slå av V2 og gasstanken.

Deretter på datamaskinen, start programvaren WinWdw for å måle friksjonskraften til lastestempelet som beveger seg nedover i testmaskinen. I programvaren klikker du på kraftområde for å sette maksimal kraft til fem kilonewtons og klikk på reset for å fjerne forskyvningsverdien. Venstreklikk på alternativet forskyvning lasting rate og sette flytteforholdet til en millimeter per minutt.

Klikket på start. Åpne V4 og slippe helium ut i luften. Demonter bakdøren til det visualiserte fartøyet og lukk V4. Mål høyden og diameteren på briketten ved hjelp av en vernier kaliper med en presisjon på 0,02 millimeter.

Vei massen av briketten ved hjelp av en elektronisk skala med en presisjon på 0,01 gram. Monter kjedevalsen på det omkretsdeformasjonstestapparatet rundt den midterste posisjonen til briketten og fest klemmeholderen. Koble sensoren til datainnsamlingsboksen gjennom luftfartskontakten i det visualiserte fartøyet og plasser dem under lastestempelet.

For å sikre nøyaktigheten av datainnsamlingen, juster kjedevalsen og den øverste overflaten av briketten slik at de er parallelle med lastestempelet. Start deretter WinWdw for å kontrollere den universelle testmaskinen. I programvaren, venstre-klikk på alternativet forskyvning lasting rate.

Still inn flytteforholdet på 10 millimeter per minutt. Trykk på ned-knappen for den universelle testmaskinen på fjernkontrollen til avstanden mellom stempelet og briketten er rundt en til to millimeter. Monter deretter bakdøren til det visualiserte fartøyet.

Støvsug det visualiserte karkammeret som tidligere. Neste åpne V3 og gasstanken av karbondioksid ved renhet 99,99%Bruk den manuelle trykkreduksjonsverdien til å justere utløpstrykket på gasstanken. Følg gasstrykkkurven som vises i datainnsamlingssensor 16 nøye.

Når den nærmer seg målverdien, lukker du V3 og gasstanken. Etter 24 timers adsorpsjonstid forblir gasstrykkkurven stabil, og briketten har nådd sin adsorpsjon og desorpsjon dynamisk likevektstilstand. Plasser et kamera med et stativ ved siden av vinduet på det visualiserte fartøyet, og juster høyden og vinkelen for å sikre at bildet av prøven vises midt på kameraskjermen.

Start programvaren SDU Deformasjon Oppkjøp v2.0 for å overvåke omkrets deformasjon av briketten. Klikk på start. På WinWdw klikk på ny prøve og skriv inn høyden og diameteren på briketten.

Klikk på seksjonsområdet og klikk deretter på bekreft. Klikk på kraftområdet for å sette maksimal kraft til fem kilonewtons og klikk på reset for å fjerne forskyvningsverdien. Venstreklikk på alternativet forskyvning lasting rate og angi flytteforholdet på en millimeter per minutt.

Klikk på start for å komprimere prøven. Samtidig trykker du på startknappen på kameraet for å starte videoopptaket. Når eksemplet helt mislykkes, klikker du på stopp og datalagring i både WinWdw og SDU Deformasjonsanskaffelse v2.0.

Trykk deretter på startknappen igjen på kameraet for å stoppe videoopptaket. Åpne V4 for å frigjøre karbondioksid i karkammeret og demontere bakdøren på fartøyet. Koble fra luftfartskontaktene for gasstrykksensoren og testapparatet for omkretsdeformasjon.

Venstreklikk på alternativet forskyvning lasting rate på WinWdw, angi flytteforholdet på 10 millimeter per minutt. Trykk på opp-knappen på fjernkontrollen til den universelle testmaskinen. Når lastestempelet på fartøyet er rundt to til tre millimeter over briketten, ta briketten ut og fjern det fra kjedevalsen.

Demonter tilkoblingsverktøyet mellom stemplene og bruk en støvsuger til å rengjøre det visualiserte fartøyet. I dette eksperimentet viste den isotermiske adsorpsjonstesten tilsvarende kapasitet for metangass adsorpsjon mellom rå kull og briketter. Styrken på briketterprøvene som ble brukt i testen hadde noen svingninger, men det var ganske lite og hadde liten innflytelse på analysen av de eksperimentelle resultatene.

Når de var under forskjellige karbondioksidtrykk, alt fra null til to megapascals, viste stressaksiale belastningskurver åpenbare komprimerings-, elastiske og plastdeformasjonsfaser. Etter hvert som karbondioksidtrykket økte, reduserte toppstyrken til kullprøven, hvor det viste et ikke-lineært forhold. Den elastiske modulen ble redusert under karbondioksidmettet tilstand og at forholdet mellom elastisk modulus ble redusert og gasstrykket også var lineært.

Bildene som er oppnådd gjennom kameraet, hendelser bruddets evolusjon på prøvens overflate, under forskjellige karbondioksidtrykk. Metoden for bokstellingsdimensjon ble vedtatt for å beskrive funksjonen av frakturer i feiltilstand under forskjellige karbondioksidtrykk. Korrelasjonskoeffisientene mellom boksnummeret og sidelengden var alle mer enn 0,95.

Verdiene av den fraktale dimensjonen var proporsjonale med karbondioksidtrykket, og deres trend indikerte likhet med graden av skade på kullkroppen. Det viktigste er å ha en god forståelse av testprosedyre og litt erfaring i eksperimenter av steinmekanikk og drift av høytrykksgass. Etter forbedringen kan denne teknikken gi en måte for studiet av porøse medier og gasskoblingseffekt under enaksial eller triaxial lasting tilstand.

Fordi høytrykksgasstanker brukes i denne teknikken, må folk operere forsiktig under gassfylling og frigjøring.