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煤体瓦斯吸附解吸过程热效应实验研究

作　者: 刘纪坤
导　师: 何学秋; 李成武
学　校: 中国矿业大学（北京）
专　业: 安全技术及工程
关键词: 煤体瓦斯吸附解吸热效应红外
分类号: TD712
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

采用理论分析与实验研究相结合的方法,结合自行设计加工的含有锗单晶的专用瓦斯吸附罐对不同条件下煤体瓦斯吸附解吸过程温度变化规律进行了实验研究。研究结果表明：煤体瓦斯吸附过程为放热过程,解吸过程为吸热过程,其温度变化的幅度与煤的变质程度、瓦斯吸附平衡压力、煤的粒径、吸附气体的种类以及煤样的含水率相关,温度变化曲线符合指数函数。对煤体瓦斯解吸过程进行了热力学与能量耗散规律分析,建立了煤体瓦斯解吸过程温度—解吸量模型；对多变指数进行了理论计算,建立了基于修正的多变指数的煤体瓦斯解吸过程温度变化模型。论文的研究结果将为应用煤体温度进行矿井工作面煤与瓦斯突出的预测及诊断提供理论及实验基础,对煤与瓦斯突出的预测预报具有重要的意义。

全文目录

摘要  5
Abstract  5-6
详细摘要  6-9
Detailed Abstract  9-16
1 绪论  16-32
  1.1 研究背景及意义  16-17
  1.2 国内外研究现状综述  17-29
    1.2.1 煤体瓦斯吸附解吸研究现状  17-20
    1.2.2 瓦斯吸附解吸理论研究现状  20-24
    1.2.3 测温技术研究现状  24-26
    1.2.4 利用煤体温度变化预测突出的研究现状  26-29
    1.2.5 目前存在的问题  29
  1.3 研究内容及拟解决的关键问题  29-30
  1.4 研究方法及技术路线  30-32
    1.4.1 研究方法  30
    1.4.2 技术路线  30-32
2 煤体瓦斯吸附解吸及红外测温机理研究  32-54
  2.1 煤对瓦斯吸附解吸机理  32-37
    2.1.1 煤对瓦斯吸附机理  32-35
    2.1.2 煤对瓦斯解吸机理  35-37
  2.2 煤体瓦斯吸附解吸的影响因素分析  37-40
    2.2.1 煤体瓦斯吸附影响因素分析  37-39
    2.2.2 煤体瓦斯解吸影响因素分析  39-40
  2.3 热辐射基础理论及红外成像原理  40-50
    2.3.1 热辐射基础理论  40-47
    2.3.2 红外成像原理及红外成像系统  47-50
  2.4 红外热像技术在煤体瓦斯吸附解吸过程温度变化测量中的应用  50-52
    2.4.1 煤体瓦斯吸附解吸过程中的红外辐射现象  51-52
    2.4.2 煤体瓦斯吸附解吸过程温度变化的红外测量及处理  52
  2.5 本章小结  52-54
3 煤体瓦斯吸附解吸过程热效应实验研究  54-76
  3.1 引言  54-55
  3.2 实验系统的建立  55-63
    3.2.1 实验系统的组成  55-62
    3.2.2 实验装置的标定  62-63
    3.2.3 实验系统的功能  63
  3.3 煤体瓦斯吸附解吸过程热效应实验  63-67
    3.3.1 实验研究的目的  63-64
    3.3.2 煤样的采集及制备  64-66
    3.3.3 实验内容  66
    3.3.4 实验步骤  66-67
  3.4 煤体瓦斯吸附解吸过程温度变化测量  67-75
    3.4.1 煤体瓦斯吸附过程温度变化测量  67-69
    3.4.2 煤体瓦斯解吸过程温度变化测量  69-75
  3.5 本章小结  75-76
4 煤体瓦斯吸附解吸过程温度变化实验结果分析  76-98
  4.1 引言  76-77
  4.2 煤体瓦斯吸附解吸过程煤体温度变化分析  77-95
    4.2.1 红外辐射温度信号去噪前分析  77
    4.2.2 煤体瓦斯吸附过程温度变化分析  77-81
    4.2.3 煤体瓦斯解吸过程温度变化分析  81-95
  4.3 本章小结  95-98
5 煤体瓦斯吸附解吸过程热力学分析  98-124
  5.1 煤的热性质  98-102
    5.1.1 煤的热传导  98-101
    5.1.2 煤的质量热容  101
    5.1.3 煤的导热性  101
    5.1.4 煤的热稳定性  101-102
  5.2 基本的热力学方程  102-105
    5.2.1 热传导方程  102-103
    5.2.2 能量方程的推导  103-105
  5.3 煤体瓦斯吸附解吸过程热力学分析  105-109
    5.3.1 煤体瓦斯吸附过程热力学分析  105-108
    5.3.2 煤体瓦斯解吸过程热力学分析  108-109
  5.4 煤体瓦斯解吸温度-解吸量模型  109-115
    5.4.1 煤体瓦斯解吸过程及其扩散理论  109-111
    5.4.2 煤体瓦斯解吸方程  111-114
    5.4.3 基于煤体瓦斯解吸方程的温度-解吸量模型  114-115
  5.5 煤体瓦斯解吸过程温度变化模型  115-122
    5.5.1 前人关于瓦斯突出过程的绝热假设  115-116
    5.5.2 多变指数的实验求解  116-118
    5.5.3 瓦斯膨胀能的本质与计算  118-121
    5.5.4 煤体瓦斯解吸过程温度变化模型  121-122
  5.6 本章小结  122-124
6 结论与建议  124-128
  6.1 结论  124-126
  6.2 创新点  126
  6.3 今后的研究工作  126-128
参考文献  128-136
致谢  136-138
作者简介  138
在校期间发表的论文  138-139
在校期间参加的科研课题  139

煤体瓦斯吸附解吸过程热效应实验研究

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