颗粒煤瓦斯吸附时间与吸附饱和度关系研究

摘要:

实验室开展瓦斯扩散、渗流实验前需要进行甲烷吸附,由于设备精度限制,多存在吸附时长选取的随意性和主观性,高甲烷吸附饱和度是准确获取扩散、渗流实验特征参数的重要保证,而不同粒径-初始边界压力条件下颗粒煤达到不同吸附饱和度所需时间存在较大差异。因此掌握实验室常用粒径-压力条件下吸附时间与吸附饱和度关系,对于高效、准确掌握不同条件下甲烷吸附时间具有重要意义。

为获取实验室常用粒径-压力条件下吸附时间与吸附饱和度数学模型,开展了下列工作:① 不同粒径-初始平衡压力颗粒煤瓦斯扩散实验;② 利用 MATLAB 软件拟合计算甲烷质量浓度在颗粒煤由边界至内部球心分布规律;③ 考察LangmuirEXT1、LangmuirEXT2、FreundlichEXT、BET 4 种吸附模型,及 ExpGro1指数模型对吸附时间-吸附饱和度数据拟合情况,优选模型并获取特征值参数。研究发现:① 经典扩散模型对前 10 min 各实验条件下扩散率数据拟合效果最好,30 min 后拟合精度随着颗粒煤粒径减小误差扩大;扩散系数D 值随着实验时间的延长而减小;同粒径扩散系数D 值随着初始吸附平衡压力的增大呈现出先减小后增大的规律,拐点均为 3.0 MPa。② 球心处甲烷质量浓度均随着边界甲烷压力的增大呈递增趋势,粒径越小,增长趋势越显著;同边界甲烷压力条件下,球心处甲烷质量浓度均随着粒径的增大呈递减趋势;大粒径颗粒煤 24 h 吸附饱和度在 4.0 MPa 条件下最大仅有 30.60%,对于大粒径颗粒煤,需根据所需吸附饱和度延长吸附时间。③ 同粒径颗粒煤,随着边界压力的增大,达到同一吸附饱和度所需时间呈递增趋势;吸附饱和度精度越高,随着吸附平衡压力增大,所需时间越长;非必需高精度实验,建议按吸附饱和度达 0.9 开展实验即可;LangmuirEXT2模型对颗粒煤吸附时间与吸附饱和度关系拟合效果最好,BET 模型拟合效果最差;LangmuirEXT2 模型对各边界压力-粒径条件下的数据均拟合较好,Adj. R-Square值均在 0.96409 以上,用 LangmuirEXT2 模型来描述吸附时间与吸附饱和度关系具有可行性;吸附时间与吸附饱和度关系可根据 LangmuirEXT2 模型及文中测试的不同条件下模型特征值参数来综合确定,可结合所开展实验吸附饱和度要求,制定合理吸附时间,为合理选取吸附时长提供依据。
关键词:扩散;扩散系数;吸附;吸附饱和度;吸附时间;吸附模型

相关文件下载地址
*该资源需回复评论后下载,马上去发表评论?
©下载资源版权归作者所有;本站所有资源均来源于网络,仅供学习使用,请支持正版!
默认图片
Wangjing
文章: 18

留下评论

Captcha Code

颗粒煤瓦斯吸附时间与吸附饱和度关系研究