冷冻取芯过程煤芯温度变化特性研究

来源 :马树俊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaobaobao127
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
探究冷冻取芯过程煤芯温度变化特性对于变温过程瓦斯解吸规律与解吸量确定至关重要。本文首先通过建立取芯管取芯过程取芯钻头温升模型,分析了钻进参数对取芯钻头温度的影响;其次,利用改进的取芯温度采集装置,实时采集取芯过程中取芯管管壁温度变化数据,从而分析钻孔深度、钻进参数及煤体破坏类型对管壁温度的影响;随后搭建冷冻取芯模拟测试装置,基于模拟试验的相似性,开展了不同取芯温度、煤芯瓦斯压力、煤变质程度下冷冻取芯过程煤芯温度变化模拟测试,并结合数值模拟软件对煤芯温度场模拟,获得冷冻取芯过程中煤芯内部温度场分布及煤芯温度时空特征。主要研究结论如下:(1)基于Jaeger瞬时点热源下的无限大个体传热模型,建立了取芯管取芯过程取芯钻头温升模型,并推导出了钻头温升与钻进参数的解析关系。(2)在取芯管取芯过程中,钻机的切削转速和转矩等参数对取芯钻头温升影响较大。钻机的切削转速越大,取芯钻头温升越明显;切削转矩越大,取芯钻头温升越快;取芯钻头切削刃温度最高点出现在切削刀刃外侧至中间部位。(3)在构造煤层取芯时,相同钻进参数下,钻孔深度越大,取芯管管壁升温幅度越大,取样结束时管壁温度越高;在原生结构煤层取芯时,相同钻孔深度下,钻机的切削转速越大,取芯管管壁升温越快,升温幅度越大;切削转矩越大,取芯管管壁升温越快,但升温幅度基本无差别;在相同钻进参数和钻孔深度下,煤体破碎程度越大,取芯管管壁升温越慢,升温幅度越小。(4)取芯温度、煤芯瓦斯压力和煤变质程度对煤芯温度有显著影响。当煤芯瓦斯压力一定时,煤芯降温时间随取芯温度的升高而增大,但降温速度和降温幅度减小;当取芯温度一定时,煤芯瓦斯压力越大,煤芯降温时间越小,降温速度和降温幅度越大;当取芯温度和煤芯瓦斯压力一定时,煤变质程度越大,煤芯降温时间越小,降温速度和降温幅度越大。(5)冷冻取芯技术对含瓦斯煤冷冻效果优于不含瓦斯煤,对高变质煤冷冻效果优于低变质煤;随着冷冻取芯试验的进行,煤芯降温速度有逐渐减小的趋势,煤芯边温下降速度比中温下降速度快;煤芯边温和中温的差异由大及小,最终趋于0。(6)在冷冻取芯过程中,不同取芯温度下,煤芯温度以指数函数形式降低,符合方程T=a*0.999t+b;不同煤芯瓦斯压力下,煤芯边温变化曲线符合方程T=a+b*0.967t,煤芯中温变化曲线符合方程T=a+b*0.983t;不同煤变质程度下,长焰煤温度变化曲线符合方程T=a+b*0.983t,焦煤温度变化曲线符合方程T=a+b*0.979t,贫瘦煤温度变化曲线符合方程T=a+b*0.978t,无烟煤温度变化曲线符合方程T=a+b*0.973t。(7)经实测验证,本文建立的热传导模型模拟结果可信度较高。在不同取芯温度和煤芯瓦斯压力下,冷冻取芯10min时,煤芯内外温差明显,其中心温度最高,外壁温度最低,径向由内至外温度逐渐降低;150min时,煤芯内外温差较小,煤芯温度处于动态平衡状态;随着试验时间的延长,煤芯中心温度和外壁温度均以指数函数形式降低,两者差异逐渐减小,煤芯外壁降温速度远大于中心降温速度;冷冻取芯5min、10min、50min时煤芯径向温度变化曲线基本呈二次函数,符合方程T=a*x2+b*x+c。
其他文献
先天性心脏病是一种常见的出生缺陷,在我国发病率呈上升趋势,目前多认为先天性心脏病是遗传因素和环境因素共同作用的结果,但具体的发病机制尚不清楚。越来越多的研究聚焦于父母孕前及孕期环境暴露情况对先天性心脏病的影响,文章总结近年来与之相关的环境因素,概括潜在的影响机制,为防控先天性心脏病的发生提供参考。
矿物化学成分的精确确定对矿产资源开发利用具有重要意义。研究表明,Si-O键在热红外波段有强烈的基频振动,岩矿中的SiO2含量与自身热红外光谱存在着很好的对应关系。利用热红外光谱反演铁矿中SiO2含量弥补了传统确定方法耗时长等方面的不足。在对铁矿石质量指标评价及冶炼工艺制定时,SiO2含量是非常重要的参考指标,其含量的精确确定直接决定着配矿和冶炼效率、热损失以及经济效益。然而铁矿的热红外光谱受表面粗
在高校的教学课程中,实验教学是其重要的组成部分之一,也是学生所必须掌握的课程之一。但是由于实验设备少、实验教学时间短、实验学生太多等问题,导致实验教学内容比较枯燥乏味,缺乏互动性,学习效果不佳。针对这些不足,以测控技术与仪器专业实验项目的实验设备为研究对象,设计开发了基于虚拟现实技术的测控技术与仪器专业实验项目虚拟仿真系统。主要的研究内容如下:(1)通过分析此专业实验项目的实验设备和具体内容,结合
近些年,陕西省作为西部地区重要省份之一,其经济社会发展和人民的生活水平都得到了质的飞跃。但由于我国是城乡二元经济结构,城乡间的资源、资金分配不合理使得城乡居民收入出现不平等现象,随之引起的问题和矛盾也日益突出,阻碍了我国实现共同富裕的战略目标。因此这就必须要缩小城乡居民间的收入差距,其中财政支出是最重要的调节手段,而福利性支出更加贴近和影响人民生活。因此,本文以陕西省为例,着重研究具有福利性的基本
太原市兰村泉域岩溶地下水由于过度开采导致岩溶地下水流场与水化学场发生变化,目前岩溶地下水水化学场的变化特征及规律尚不明确。针对此问题,本文采用水化学同位素图解法、相关性、主成分分析、地下水测年及离子比例分析等方法分析了兰村泉域岩溶地下水水化学特征、循环模式及更新速率,确定了岩溶地下水水化学组分的形成机制及控制因素,并借助PHREEQC软件进行了反向水文地球化学模拟。结果表明:东山岩溶水系统,范庄断
露天矿山综合整治是打赢蓝天保卫战三年行动计划中的重要任务,国发[2018]22号文件对推进露天矿山综合整治作出了明确的部署。本文应用新型测绘手段,结合研究区露天矿的实际需求,研究建立露天矿安全生产监管长效机制,设计构建基于传感网的安全生产监管系统,对推动露天矿的综合整治具有重要意义。通过对无线传感网、三维GIS及智能视频监控等相关技术的分析研究,根据矿山布置的视频监控摄像头、七要素传感器及红外传感
煤炭作为我国主要能源之一的现状,在未来一段时间内不会改变。煤炭所处环境比较复杂,导致开采过程中容易诱发事故,严重影响煤矿企业的安全高效生产。煤与瓦斯突出的危险性随着采深的增加而增大,且多发生在煤巷掘进工作面,在煤巷的设计、石门揭煤和上下山掘进时必须采取相应的措施。煤与瓦斯突出和地应力、瓦斯作用密切相关,在矿井下区段布置、井巷的设计和掘进等工作时,应以地应力和煤层瓦斯赋存两方面开展防突、消突工作。本
昭陵六骏是武德年间统一全国的过程中,跟随唐太宗出生入死、屡立战功的六匹骏马。唐太宗在其统治的中期,有感于六骏的功劳,决定将它们的形象通过石雕的形式树立于昭陵陵园内。昭陵六骏的创作,首先是李世民口授要求和撰写赞文,再由著名画家阎立本亲自起稿,最后交给当时第一流的石工进行雕刻。昭陵六骏的最终呈现,经历了从口述、文字到图像,由绘画到浮雕的两次三种艺术形式的转译。昭陵六骏,是以石料为媒材,以六为基数,采用
支原体(Mycoplasma)是一种无细胞壁的原核生物,专性细胞内寄生,呈现多样的生态位。部分支原体有一定的致病性,给不同行业造成巨大损失,对人类健康构成极大威胁。由于支原体拥有极小的基因组结构和简单的代谢途径,科学家将其作为探究生命基本功能的研究对象。他们通过对支原体基因组进行一系列的比较基因组学分析,确定维持生命正常代谢的最小基因组集合。随着合成生物学的发展,人工合成基因组成为焦点。在2010
煤体内部孔隙分布范围广泛,随着开采深度的增加,煤体中纳米级孔隙越来越多,严重影响了煤层气的运移和产出。纳米级孔隙中的气体运移规律,不同于常规达西流动,其流动方式随孔隙尺度和气体压力变化,且呈多种流态并存的非线性气体流动。但是,对于纳米级孔隙及低压条件下,气体流动规律和控制模型仍然存在争议,与工程应用也有较大偏差。因此,研究纳米级孔隙内气体非线性流动规律,是煤层瓦斯运移方面的重要内容及理论支撑,对煤