气体压力与粒径对煤CO2动态扩散-吸附特征影响研究

TD989; 为探究粒径及气体压力对煤中CO2 动态扩散规律的影响机制,利用自主研制的煤层高压吸附解吸实验系统,以容量法吸附实验为基础,结合经典单孔扩散模型对不同时间下的CO2 扩散系数进行计算,分析煤中气体吸附平衡前的动态扩散特征.结果表明:吸附平衡时间与煤样粒径呈正相关,随吸附平衡压力增加呈减小趋势,且煤样粒径越大,吸附平衡时间减小趋势越明显;有效扩散系数比扩散系数能更好地解释粒径大小与平衡时间的关系,煤样粒径越小,有效扩散系数越大,达到吸附平衡的时间越短;有效扩散系数与时间成幂函数关系;初始有效扩散系数(De0)和有效扩散衰减系数(β)都随粒径增大而减小,De0 随平衡压力增大先增大后减...

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Published in矿业科学学报 Vol. 9; no. 4; pp. 493 - 503
Main Authors 张遵国, 李丹丹, 陈毅, 唐朝
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁葫芦岛 125105 01.08.2024
矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁葫芦岛 125105%辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁葫芦岛 125105
Subjects
平衡时间
particle size
equilibrium pressure
diffusion characteristics
扩散特征
平衡压力
equilibrium time
粒径
CO2吸附
CO2 adsorption
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ISSN2096-2193
DOI10.19606/j.cnki.jmst.2024.04.002

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Summary:TD989; 为探究粒径及气体压力对煤中CO2 动态扩散规律的影响机制,利用自主研制的煤层高压吸附解吸实验系统,以容量法吸附实验为基础,结合经典单孔扩散模型对不同时间下的CO2 扩散系数进行计算,分析煤中气体吸附平衡前的动态扩散特征.结果表明:吸附平衡时间与煤样粒径呈正相关,随吸附平衡压力增加呈减小趋势,且煤样粒径越大,吸附平衡时间减小趋势越明显;有效扩散系数比扩散系数能更好地解释粒径大小与平衡时间的关系,煤样粒径越小,有效扩散系数越大,达到吸附平衡的时间越短;有效扩散系数与时间成幂函数关系;初始有效扩散系数(De0)和有效扩散衰减系数(β)都随粒径增大而减小,De0 随平衡压力增大先增大后减小,不同粒径煤样β随平衡压力增大呈现不同规律.粒径越小的煤孔隙间的连通性越好,气体分子扩散路径越短、扩散阻力越小,更容易进行吸附.气体压力对CO2 吸附扩散有驱动作用,但随着煤样不断吸附,煤基质膨胀堵塞孔隙,扩散通道变窄,驱动作用减弱.
ISSN:2096-2193
DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2024.04.002