本文選題：瓦斯 + 擴散模型　； 參考：《煤炭學(xué)報》2015年05期

【摘要】：升溫促進煤基質(zhì)中瓦斯快速大幅解吸/擴散是熱激勵法增產(chǎn)瓦斯機理之一,其首要關(guān)鍵科學(xué)問題是探明溫度對擴散系數(shù)的影響規(guī)律和影響機理。采用恒溫與升溫方法進行了3種不同條件下的擴散實驗:(1)初始同壓不同溫吸附后恒溫擴散;(2)同初始吸附量條件下(高溫高壓、低溫低壓吸附后)恒溫擴散;(3)同初始溫壓吸附后的升溫擴散實驗。實驗結(jié)果表明:實驗(1),(2)中用單孔隙經(jīng)典擴散模型計算的常擴散系數(shù)隨溫度升高呈現(xiàn)無規(guī)律的波動形態(tài),經(jīng)典模型無法解釋這一現(xiàn)象。原因是經(jīng)典模型不能精確描述全時段擴散過程,誤差極大,繼而發(fā)現(xiàn)了擴散系數(shù)隨時間延長而衰減的特有現(xiàn)象。為此,提出了能精確描述全時擴散過程的動態(tài)擴散系數(shù)新模型。新模型分析表明,煤基質(zhì)中多尺度非均質(zhì)孔隙形態(tài)決定了多級孔隙擴散系數(shù)分布,進而導(dǎo)致了擴散系數(shù)隨時間延長而衰減。新模型下動擴散系數(shù)隨溫度升高單調(diào)遞增,符合阿雷尼烏斯關(guān)系,規(guī)律惟一,經(jīng)典模型常擴散系數(shù)是新模型動態(tài)擴散系數(shù)的平均值。新模型涵蓋了經(jīng)典模型,前者是后者的推廣。
[Abstract]:The rapid desorption / diffusion of gas in coal matrix by heating is one of the mechanisms of increasing gas production by thermal stimulation. The most important scientific problem is to find out the influence law and mechanism of temperature on diffusion coefficient. The diffusion experiments under three different conditions were carried out by using the method of constant temperature and temperature rise: (1) diffusion at constant temperature after adsorption at different initial temperature, (2) at the same initial adsorption amount (high temperature and high pressure), (3) the temperature diffusion experiment after the initial temperature and pressure adsorption. The experimental results show that the constant diffusion coefficient calculated by the single pore classical diffusion model in experiment (1), (2) shows an irregular fluctuation with the increase of temperature, which cannot be explained by the classical model. The reason is that the classical model can not accurately describe the diffusion process in the whole time period, and the error is very great, and then we find that the diffusion coefficient decays with time. Therefore, a new dynamic diffusion coefficient model which can accurately describe the full-time diffusion process is proposed. The new model analysis shows that the multi-scale heterogeneous pore morphology in the coal matrix determines the distribution of the multistage pore diffusion coefficient, which leads to the attenuation of the diffusion coefficient with time. Under the new model, the dynamic diffusion coefficient increases monotonously with the increase of temperature and accords with the Arenius relation. The law is unique. The constant diffusion coefficient of the classical model is the average value of the dynamic diffusion coefficient of the new model. The new model covers the classical model, the former is a generalization of the latter.
【作者單位】： 河南理工大學(xué)河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地;重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制國家重點實驗室;河南理工大學(xué)中原經(jīng)濟區(qū)煤層(頁巖)氣河南省協(xié)同創(chuàng)新中心;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51004041) 長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃資助項目(PCSIRT1235) 煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制國家重點實驗室開放課題資助項目(2011DA105287-KF201313)
【分類號】：TD712

【參考文獻】

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本文編號：2118103