Name: a uniaxial compression experiment with co2-bearing coal using a visualized and constant-volume gas-solid coupling test system
Uploaded: 2019-06-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af Kinas nationale store videnskabelige instrumenter udviklingsprojekt (Grant nr. 51427804) og Shandong-provinsen National Natural Science Foundation (Grant nr. ZR2017MEE023).

1. forberedelse af prøver
<ol><li>Saml rå kul blokke fra 4671B6 arbejder ansigt fra Xinzhuangzi kulminen. Bemærk, at på grund af den lave styrke og løshed af strukturen, er råkul brudt og sandsynligvis blandet med urenheder. For at undgå indflydelse af disse interne og eksterne faktorer, samt reducere inhomogeniteten af kul så meget som muligt, skal du vælge store kul blokke (ca. 15 cm lang, 10 cm bred, og 10 cm høj).</li>
	<li>Brug en pincet til at fjerne urenheder blandet i kul og skrubbe kammeret med absor...

<ol>
	<li>Mazzotti, M., Pini, R., Storti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+coalbed+methane+recovery.">Enhanced coalbed methane recovery.</a> Journal of Supercritical Fluids. 47 (3), 619-627 (2009).</li><li>Litynski, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=U.S.+Department+of+Energy&#8217;s+Regional+Carbon+Sequestration+Partnership+Program:+Overview.">U.S. Department of Energy&#8217;s Regional Carbon Sequestration Partnership Program: Overview.</a> Energy Procedia. 1 (1), 3959-3967 (2009).</li><li>Lackner, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Guide+to+CO2+Sequestration.">A Guide to CO2 Sequestration.</a> Science. 300 (5626), 1677-1678 (2015).</li><li>Zhou, F. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+feasibility+study+of+ECBM+recovery+and+CO2,+storage+for+a+producing+CBM+field+in+Southeast+Qinshui+Basin,+China.">A feasibility study of ECBM recovery and CO2, storage for a producing CBM field in Southeast Qinshui Basin, China.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 19 (19), 26-40 (2013).</li><li>Zhou, F., Hussain, F., Cinar, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injecting+pure+N2+and+CO2+to+coal+for+enhanced+coalbed+methane:+Experimental+observations+and+numerical+simulation.">Injecting pure N2 and CO2 to coal for enhanced coalbed methane: Experimental observations and numerical simulation.</a> International Journal of Coal Geology. 116 (5), 53-62 (2013).</li><li>Pini, R., Ottiger, S., Storti, G., Mazzotti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pure+and+competitive+adsorption+of+CO2,+CH4+and+N2+on+coal+for+ECBM.">Pure and competitive adsorption of CO2, CH4 and N2 on coal for ECBM.</a> Energy Procedia. 1 (1), 1705-1710 (2009).</li><li>Nie, B. S., Li, X. C., Cui, Y. J., Lu, H. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Theory and application of gas migration in coal seam. , (2014).</li><li>Scott, A. R., Mastalerz, M., Glikson, M., Golding, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+coal+gas+recovery+with+microbially+enhanced+coalbed+methane.">Improving coal gas recovery with microbially enhanced coalbed methane.</a> Coalbed Methane: Scientific, Environmental and Economic Evaluation. , 89-110 (1999).</li><li>Gorucu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+matrix+shrinkage+and+swelling+on+the+economics+of+enhanced-coalbed-methane+production+and+CO2+sequestration+in+coal.">Effects of matrix shrinkage and swelling on the economics of enhanced-coalbed-methane production and CO2 sequestration in coal.</a> Spe Reservoir Evaluation Engineering. 10 (4), 382-392 (2007).</li><li>Liu, S. M., Wang, Y., Harpalani, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropy+characteristics+of+coal+shrinkage/swelling+and+its+impact+on+coal+permeability+evolution+with+CO2+injection.">Anisotropy characteristics of coal shrinkage/swelling and its impact on coal permeability evolution with CO2 injection.</a> Greenhouse Gases Science &amp; Technology. 6 (5), 615-632 (2016).</li><li>Larsen, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+dissolved+CO2,+on+coal+structure+and+properties.">The effects of dissolved CO2, on coal structure and properties.</a> International Journal of Coal Geology. 57 (1), 63-70 (2004).</li><li>Mastalerz, M., Gluskoter, H., Rupp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+dioxide+and+methane+sorption+in+high+volatile+bituminous+coals+from+Indiana,+USA.">Carbon dioxide and methane sorption in high volatile bituminous coals from Indiana, USA.</a> International Journal of Coal Geology. 60 (1), 43-55 (2004).</li><li>Li, X. C., Nie, B. S., He, X. Q., Zhang, X., Yang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+gas+adsorption+on+coal+body.">Influence of gas adsorption on coal body.</a> Journal of China Coal Society. 36 (12), 2035-2038 (2011).</li><li>Du, Q. H., Liu, X. L., Wang, E. Z., Wang, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strength+Reduction+of+Coal+Pillar+after+CO2+Sequestration+in+Abandoned+Coal+Mines.">Strength Reduction of Coal Pillar after CO2 Sequestration in Abandoned Coal Mines.</a> Minerals. 7 (2), 26-41 (2017).</li><li>Zhao, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Similarity+criteria+and+coal-like+material+in+coal+and+gas+outburst+physical+simulation.">Similarity criteria and coal-like material in coal and gas outburst physical simulation.</a> International Journal of Coal Science and Technology. 5 (2), 167-178 (2018).</li><li>Xu, J., Ye, G. -. b., Li, B. -. b., Cao, J., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+of+mechanical+and+permeability+characteristics+of+moulded+coals+with+different+binder+ratios.">Experimental study of mechanical and permeability characteristics of moulded coals with different binder ratios.</a> Rock and Soil Mechanics. 36 (1), 104-110 (2015).</li><li>Barbara, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balance+of+CO2/CH4+exchange+sorption+in+a+coal+briquette.">Balance of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette.</a> Fuel Processing Technology. 106 (2), 95-101 (2013).</li><li>Benk, A., Coban, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molasses+and+air+blown+coal+tar+pitch+binders+for+the+production+of+metallurgical+quality+formed+coke+from+anthracite+fines+or+coke+breeze.">Molasses and air blown coal tar pitch binders for the production of metallurgical quality formed coke from anthracite fines or coke breeze.</a> Fuel Processing Technology. 92 (5), 1078-1086 (2011).</li><li>Zhao, H. B., Yin, G. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+acoustic+emission+characteristics+and+damage+equation+of+coal+containing+gas.">Study of acoustic emission characteristics and damage equation of coal containing gas.</a> Rock and Soil Mechanics. 32 (3), 667-671 (2011).</li><li>Cao, S. G., Li, Y., Guo, P., Bai, Y. J., Liu, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+research+on+permeability+characteristics+in+complete+stress-strain+process+of+briquette+and+coal+samples.">Comparative research on permeability characteristics in complete stress-strain process of briquette and coal samples.</a> Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 29 (5), 899-906 (2010).</li><li>Wang, H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+similar+material+for+methane-bearing+coal+and+its+application+to+outburst+experiment.">Development of a similar material for methane-bearing coal and its application to outburst experiment.</a> Rock and Soil Mechanics. 36 (6), 1676-1682 (2015).</li><li>Ulusay, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 2007-2014. , (2015).</li><li>Ranathunga, A. S., Perera, M. S. A., Ranjith, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+CO2+adsorption+on+the+strength+and+elastic+modulus+of+low+rank+Australian+coal+under+confining+pressure.">Influence of CO2 adsorption on the strength and elastic modulus of low rank Australian coal under confining pressure.</a> International Journal of Coal Geology. 167, 148-156 (2016).</li><li>Ranjith, P. G., Perera, M. S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+cleat+performance+on+strength+reduction+of+coal+in+CO2,+sequestration.">Effects of cleat performance on strength reduction of coal in CO2, sequestration.</a> Energy. 45 (1), 1069-1075 (2012).</li><li>Masoudian, M. S., Airey, D. W., El-Zein, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigations+on+the+effect+of+CO2,+on+mechanics+of+coal.">Experimental investigations on the effect of CO2, on mechanics of coal.</a> International Journal of Coal Geology. 128 (3), 12-23 (2014).</li><li>Wang, S. G., Elsworth, D., Liu, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+decompression+and+desorption+induced+energetic+failure+in+coal.">Rapid decompression and desorption induced energetic failure in coal.</a> Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 7 (3), 345-350 (2015).</li><li>Hadi Mosleh, M., Turner, M., Sedighi, M., Vardon, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+dioxide+flow+and+interactions+in+a+high+rank+coal:+Permeability+evolution+and+reversibility+of+reactive+processes.">Carbon dioxide flow and interactions in a high rank coal: Permeability evolution and reversibility of reactive processes.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 70, 57-67 (2018).</li><li>Abhijit, M., Harpalani, S., Liu, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+measurement+and+modeling+of+coal+permeability+with+continued+methane+production:+Part+1+&#8211;+Laboratory+results.">Laboratory measurement and modeling of coal permeability with continued methane production: Part 1 &#8211; Laboratory results.</a> Fuel. 94 (1), 110-116 (2012).</li><li>Li, Q. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+application+of+a+gas-solid+coupling+test+system+in+the+visualized+and+constant+volume+loading+state.">Development and application of a gas-solid coupling test system in the visualized and constant volume loading state.</a> Journal of China University of Mining &amp; Technology. 47 (1), 104-112 (2018).</li><li>Allen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle Size Measure. , (1984).</li><li>Wang, H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coal+and+gas+outburst+simulation+system+based+on+CRISO+model.">Coal and gas outburst simulation system based on CRISO model.</a> Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 34 (11), 2301-2308 (2015).</li><li>Zhang, Q. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploration+of+similar+gas+like+methane+in+physical+simulation+test+of+coal+and+gas+outburst.">Exploration of similar gas like methane in physical simulation test of coal and gas outburst.</a> Rock and Soil Mechanics. 38 (2), 479-486 (2017).</li><li>Xia, G. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Study on density and refractive index of near-critical fluid. , (2009).</li><li>Ruppel, T. C., Grein, C. T., Bienstock, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+methane+on+dry+coal+at+elevated+pressure.">Adsorption of methane on dry coal at elevated pressure.</a> Fuel. 53 (3), 152-162 (1974).</li><li>Ranjith, P. G., Jasinge, D., Choi, S. K., Mehic, M., Shannon, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+CO2+saturation+on+mechanical+properties+of+Australian+black+coal+using+acoustic+emission.">The effect of CO2 saturation on mechanical properties of Australian black coal using acoustic emission.</a> Fuel. 89 (8), 2110-2117 (2010).</li><li>Viete, D. R., Ranjith, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+CO2,+on+the+geomechanical+and+permeability+behaviour+of+brown+coal:+Implications+for+coal+seam+CO2+sequestration.">The effect of CO2, on the geomechanical and permeability behaviour of brown coal: Implications for coal seam CO2 sequestration.</a> International Journal of Coal Geology. 66 (3), 204-216 (2006).</li><li>Jiang, Y. D., Zhu, J., Zhao, Y. X., Liu, J. H., Wang, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constitutive+equations+of+coal+containing+methane+based+on+mixture+theory.">Constitutive equations of coal containing methane based on mixture theory.</a> Journal of China Coal Society. 32 (11), 1132-1137 (2007).</li><li>Xie, H. P., Gao, F., Zhou, H. W., Zuo, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractal+fracture+and+fragmentation+in+rocks.">Fractal fracture and fragmentation in rocks.</a> Journal of Seismology. 23 (4), 1-9 (2003).</li><li>Miao, T. J., Yu, B. M., Duan, Y. G., Fang, Q. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fractal+analysis+of+permeability+for+fractured+rocks.">A fractal analysis of permeability for fractured rocks.</a> International Journal of Heat &amp; Mass Transfer. 81 (81), 75-80 (2015).</li><li>Liu, R. C., Jiang, Y. J., Li, B., Wang, X. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fractal+model+for+characterizing+fluid+flow+in+fractured+rock+masses+based+on+randomly+distributed+rock+fracture+networks.">A fractal model for characterizing fluid flow in fractured rock masses based on randomly distributed rock fracture networks.</a> Computers &amp; Geotechnics. 65, 45-55 (2015).</li><li>Pan, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-pores+and+fractures+of+coals+analysed+by+field+emission+scanning+electron+microscopy+and+fractal+theory.">Micro-pores and fractures of coals analysed by field emission scanning electron microscopy and fractal theory.</a> Fuel. 164, 277-285 (2016).</li></ol>

I betragtning af faren for højtryks gas, nogle kritiske trin er vigtige under testen. Ventilerne og O-ringene skal inspiceres og udskiftes regelmæssigt, og enhver antændelseskilde bør ikke være tilladt i laboratoriet. Når du bruger den manuelle trykreguleringsventil, skal eksperimententer dreje ventilen langsomt for at få trykket i det visualiserede fartøj til at stige gradvist. Beholderen må ikke skilles ad under prøvningen. Når forsøget er færdigt, skal bagdøren af beholderen åbnes efter den totale frigi...

Den stigende koncentration af CO2 i atmosfæren er en direkte faktor, der forårsager den globale opvarmning effekt. På grund af kuls stærke sorptionskapacitet betragtes CO2 -binding i en kulsøm som et praktisk og miljøvenligt middel til at reducere den globale emission af drivhusgasser1,2,3. Samtidig kan den injicerede Co2 erstatte ch4 og resultere i gasproduktion fremme i coalbed methan Recovery (ecbm)4,5,6. De økologiske og økonomiske udsigter for CO2 -binding har for nylig tiltrukket verdensomspændende opmærksomhed blandt forskere, såvel som blandt forskellige internationale miljøbeskyttelsesgrupper og statslige organer.
Kul er en heterogen, strukturelt Anisotropisk klippe bestående af en pore, fraktur, og kul matrix. Pore strukturen har et stort specifikt overfladeareal, som kan adsorbe en stor mængde gas, spille en afgørende rolle i gasbinding, og frakturen er den vigtigste vej til fri gasflow7,8. Denne unikke fysiske struktur fører til en stor gasadsorptions kapacitet for CH4 og co2. Mine gassen deponeres i et par former: (1) adsorbet på overfladen af mikroporer og større porer; (2) absorberet i den kulmolekylære struktur; (3) som fri gas i frakturer og større porer; og (4) opløst i deponerings vand. Sorption opførsel af kul til ch4 og co2 forårsager matrix hævelse, og yderligere undersøgelser viser, at det er en heterogen proces og er relateret til kul litotyperne9,10,11. Desuden kan gas sorption resultere i skade i konstitutiv forholdet af kul12,13,14.
Råstenkuls prøven anvendes almindeligvis i forsøg med kul og CO2 -kobling. Konkret skæres et stort stykke råkul fra arbejds ansigtet i en kulmine for at forberede en prøve. Men de fysiske og mekaniske egenskaber af råkul uundgåeligt har en høj dispersion grad på grund af den tilfældige rumlige fordeling af naturligt porer og frakturer i en kulsøm. Desuden er det gasbærende kul blødt og vanskeligt at blive omformet. Ifølge principperne i den ortogonale eksperimentelle metode, er Briquette, som er rekonstitueret med rå kul pulver og cement, betragtes som et ideelt materiale, der anvendes i kul sorption test15,16. At være koldpresset med metal dør, kan dens styrke være forudindstillet og forbliver stabil ved at justere mængden af cement, hvilket gavner den komparative analyse af den enkelt variable effekt. Selv om porøsitet af briket prøven er ~ 4-10 gange, at af råkuls prøven, lignende adsorptions-og desorptionskarakteristika og stress-stamme kurve er blevet fundet i den eksperimentelle forskning17,18 , 19 , 20. i dette dokument er der vedtaget en ordning med et lignende materiale til gasbærende kul for at forberede briket21. Den rå kul blev taget fra 4671B6 arbejder ansigt i Xinzhuangzi kulmine, Huainan, Anhui-provinsen, Kina. Kulsømmen er ca. 450 m under jordoverfladen og 360 m under havets overflade, og den neddypper på ca. 15 ° og er ca. 1,6 m i tykkelse. Højden og diameteren af briket prøven er henholdsvis 100 mm og 50 mm, hvilket er den anbefalede størrelse foreslået af international Society for rock Mechanics (isrm)22.
De tidligere uniaksiale eller triaksiale belastningstest instrumenter til gasbærende kul eksperimenter under laboratorieforhold har nogle mangler og begrænsninger, præsenteret som Fellows23,24,25,26 ,27,28: (1) under lastningen aftager fartøjets volumen med det bevægende stempel, hvilket medfører udsving i gastrygtrykket og forstyrrelser i gassorptionen; (2) det er vanskeligt at foretage realtidsovervågningen af prøverne samt de omskårne deformations målinger i et højt gastryks miljø; (3) de er begrænset til stimulering af dynamiske belastnings forstyrrelser på forudindlæste prøver for at analysere deres mekaniske respons egenskaber. For at forbedre instrumentets præcision og dataindsamlingen i den gasfaste koblingstilstand er der udviklet et visualiseret og konstant volumen testsystem29 (figur 1), herunder (1) et visualiseret læsse fartøj med en konstant volumen kammer, som er kernen komponent; 2) et gaspåfyldnings modul med en vakuum kanal, to påfyldnings kanaler og en frigørende kanal (3) et aksial læsse modul bestående af en elektrohydraulisk servo Universal test maskine og kontrol computer; (4) et dataindsamlings modul bestående af et måleapparat for forskydning af fordrivelse, en gastryks sensor og et kamera ved vinduet på det visualiserede læsse fartøj.
Det grundlæggende visualiserede fartøj (figur 2) er specielt konstrueret således, at to justerings cylindre er fastgjort på den øverste plade, og deres stempler bevæger sig samtidig med lastning en gennem en stråle, og det tværsnitsareal af lastning stempel er lig med den summen af justerings cylindrene. Flyder gennem et indre hul og bløde rør, er højtryks gassen i beholderen og de to cylindre tilsluttet. Derfor, når skibet-lastning stempel bevæger sig nedad og komprimerer gassen, denne struktur kan udligne ændringen i volumen og eliminere tryk interferens. Desuden forhindres den enorme gasinducerede kontra styrke, der udøver stemplet, under testen, hvilket væsentligt forbedrer instrumentets sikkerhed. Vinduerne, der er udstyret med hærdet borosilikat glas og beliggende på tre sider af fartøjet, giver en direkte måde at tage et fotografi af prøven. Dette glas er blevet testet med succes og har vist sig at modstå op til 10 MPa gas med en lav ekspansions hastighed, høj styrke, lystransmission og kemisk stabilitet29.
Dette papir beskriver proceduren til at udføre et anbragt komprimerings eksperiment af co2-bærende kul med den nye visualiserede og konstant volumen gas-solid kobling testsystem, som omfatter beskrivelsen af alle stykker, der forbereder en briket prøve ved hjælp af rå kulpulver og natrium humat, samt de efterfølgende trin til injektion af højtryks-CO2 og udføre uniaksial kompression. Hele prøven deformation proces overvåges ved hjælp af et kamera. Denne eksperimentelle tilgang tilbyder en alternativ måde at kvantitivt analysere adsorptions induceret skade og fraktur Evolution karakteristisk for gas-bærende kul.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3Y-Leica MPV-SP photometer microphotometric system</td>
			<td>Leica,Germany</td>
			<td>M090063016</td>
			<td>Used for vitrinite 
			reflectance measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automatic isotherm adsorption instrument</td>
			<td>BeiShiDe Instrument Technology (Beijing)CO.,Ltd.</td>
			<td>3H-2000PH</td>
			<td>Isothermal adsorption test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electro hydraulic servo universal testing machine</td>
			<td>Jinan Shidaishijin testing machine CO.,Ltd</td>
			<td>WDW-100EIII</td>
			<td>Used to provide 
			axial pressure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas pressure sensor</td>
			<td>Beijing Star Sensor Technology CO.,LTD</td>
			<td>CYYZ11</td>
			<td>Gas pressure monitoring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas tank(carbon dioxide/helium)</td>
			<td>Heifei Henglong Gas.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Gas resource</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>high-speed camera</td>
			<td>Sony corporation</td>
			<td>FDR-AX30</td>
			<td>Image monitoring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Yuyao YuanDong Digital Instrument Factory</td>
			<td>XGQ-2000</td>
			<td>Briquette drying</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>jaw crusher</td>
			<td>Hebi Tianke Instrument CO.,Ltd</td>
			<td>EP-2</td>
			<td>Coal grinding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual pressure reducing valve</td>
			<td>Shanghai Saergen Instrument CO.,Ltd</td>
			<td>R41</td>
			<td>Outlet gas pressure adjustment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proximate Analyzer</td>
			<td>Changsha Kaiyuan Instrument CO.,Ltd</td>
			<td>5E-MAG6700</td>
			<td>Coal industrial analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistance strain gauge</td>
			<td>Jinan Sigmar Technology CO.,LTD</td>
			<td>ASMB3-16/8</td>
			<td>Poisson ratio measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sieve shaker (6,16mesh)</td>
			<td>Hebi Tianguan Instrument CO.,Ltd</td>
			<td>GZS-300</td>
			<td>Coal powder shelter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft pipe</td>
			<td>Jinan Quanxing High pressure pipe CO.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Inner diameter=5 mm 
			maximal pressure=30 MPa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard rock sample circumferential deformation test apparatus</td>
			<td>Huainan Qingda Machinery CO.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Circumferential deformation 
			acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Strain controlled 
			direct shear apparatus</td>
			<td>Beijing Aerospace Huayu Test Instrument CO.,LTD</td>
			<td>ZJ-4A</td>
			<td>Tensile strength, cohesion, internal friction 
			angle measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaccum pump</td>
			<td>Fujiwara,Japan</td>
			<td>750D</td>
			<td>Used to vaccumize the vessel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve</td>
			<td>Jiangsu Subei Valve Co.,Ltd</td>
			<td>S4 NS-MG16-MF1</td>
			<td>Gas seal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Visual loading vessel</td>
			<td>Huainan Qingda Machinery CO.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Instrument for sample 
			loading and real-time monitoring</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a uniaxial compression experiment with co2-bearing coal using a visualized and constant-volume gas-solid coupling test system

Indsprøjtning af kuldioxid (CO2) i en dyb kulsøm er af stor betydning for at reducere koncentrationen af drivhusgasser i atmosfæren og øge genopretningen af kulfiber metan. En visualiseret og konstant volumen gas-solid kobling system introduceres her for at undersøge indflydelsen af CO2 sorption på de fysiske og mekaniske egenskaber af kul. At være i stand til at holde en konstant volumen og overvåge prøven ved hjælp af et kamera, dette system tilbyder potentialet til at forbedre instrumentets nøjagtighed og analysere fraktur Evolution med en fraktal geometri metode. Dette papir indeholder alle trin til at udføre et anbragt kompressions eksperiment med en briket prøve i forskellige co2 -tryk med gassolid koblings testsystem. Et Briquette, koldpresset af rå kul og natrium humat cement, er indlæst i højtryks-CO2, og dets overflade overvåges i realtid ved hjælp af et kamera. Men ligheden mellem briket og råkul skal stadig forbedres, og en brændbar gas som methan (Kap.4) kan ikke injiceres til testen. Resultaterne viser, at co2 sorption fører til spids styrke og elastisk modulus reduktion af briket, og fraktur udviklingen af briket i en fejltilstand indikerer fraktal egenskaber. Styrken, elastisk modulus, og fraktal dimension er alle korreleret med CO2 tryk, men ikke med en lineær korrelation. Den visualiserede og konstant volumen gas-solid kobling testsystem kan tjene som en platform for eksperimentel forskning om rock mekanik i betragtning af multi Field Koblingseffekt.

Den gennemsnitlige masse af briket prøven var 230 g. afhængigt af den industrielle analyse udviste briket et fugtindhold på 4,52% og et askeindhold på 15,52%. Desuden var det flygtige indhold ca. 31,24%. Da natrium humat blev udvundet fra kul, var komponenterne i briket magen til råkul. De fysiske egenskaber vises i tabel 2.
Sammenligningen af de mekaniske egenskaber mellem råkul og briket er vist i <stron...

Watch this Scientific Journal Video about A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System at JoVE.com

A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

Denne protokol demonstrerer, hvordan man forbereder en briket prøve og gennemfører et anbragt kompressions eksperiment med et briket i forskellige co2 -tryk ved hjælp af et visualiseret og konstant volumen gas-solid koblings testsystem. Det har også til formål at undersøge ændringer i form af kul fysiske og mekaniske egenskaber induceret af CO2 adsorption.

Et Uniaxial kompressions eksperiment med CO2-bærende kul ved hjælp af et visualiseret og konstant volumen gas-solid kobling test system

Injecting carbon dioxide (CO2) into a deep coal seam is of great significance for reducing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and ...

Denne metode kan hjælpe med at besvare centrale spørgsmål inden for geologisk binding af kuldioxid og udvinding af metan i kul om forholdet mellem kuls egenskaber og gas adsorption. Den største fordel ved denne teknik er, at statisk og dynamisk belastning kan gælde på briket i konstant volumen tilstand og hele eksperiment proces visualiseres ved fotografisk overvågning. Der er ikke noget særligt krav for prøvens arter, og derfor kan denne metode finde anvendelse på mekaniske prøvninger af porøse sten.Til at begynde, vejer 1000 gram og 300 gram pulveriseret kul med en partikelstørrelse fordeling på nul til en millimeter og en til tre millimeter hhv. Sæt dem sammen i et bægerglas i en masse andel af 0,76 til 0,24 og bruge en seks millimeter diameter glasstang til at blande dem godt. For at forberede cementen, sætte fire gram natrium humat pulver i et bægerglas og tilsæt ca 96 millimeter destilleret vand.Brug en glasstang til at røre dem og sørg for, at alle natriumoxat er godt opløst. Bland derefter 230 gram blandet kulpulver og 20 gram natriumoxatopløsning i et bægerglas. For at producere en standard størrelse briketlag den indvendige overflade af forme værktøjer med smøreolie.Saml værktøjskomponenter Bundplade, hovedkrop og ring og fyld hullet med 250 gram blandet materiale. Sæt Tryk stempel oven på det blandede materiale og læg alle dele under stemplet på en elektrohydraus servo universal testmaskine. Start softwaren WinWdw at styre den elektrohydrauliciske servo universelle testmaskine.I softwaren skal du klikke på kraftområdet for at indstille den maksimale kraft til 50 kilonewtons og klik på nulstilling for at rydde forskydningsværdien. Venstre-klik på indstillingen kraft lastning kontrol. Indstil det bevægelige forhold til 0,1 kilonewtons per sekund.Indstil målkraftværdien til 29,4 kilonewtons og holdetid på 900 sekunder. Klik derefter på start. Efter at tage ud forme værktøjer og invertere dem på en gummiplade.Brug en gummihammer til at skille værktøjskomponenterne ad i rækkefølgen fra bunden til toppen. Sæt briket i en 40 grader Celsius inkubator i 48 timer. Først fastgør bagdøren til det visualiserede fartøj med bolte med høj styrke.Tilslut computeren, dataindsamlingsboksen og den indbyggede gastrykssensor til bagdøren. For at erhverve gastrykdataene i det visualiserede kar, skal du starte softwaredataopkøbssensoren. På softwaren skal du klikke på start.Åbn ventilen V1 og luk V2, V3 og V4 for at støvsuge det visualiserede karkammer. Efter 30 minutter slukke V1 og vakuumpumpe. Åbn V2 og gastanken med helium.Brug den manuelle trykreducerende ventil til at justere gastankens udgangstryk. Overhold omhyggeligt den gastrykkurve, der vises på dataopkøbssensor 16. Når den når omkring to megapascals slukke V2 og gastanken.Derefter på computeren, starte softwaren WinWdw at måle friktion kraft lastning stempel bevæger sig nedad i testmaskinen. I softwaren skal du klikke på kraftområdet for at indstille den maksimale kraft til fem kilonewtons og klik på nulstilling for at rydde forskydningsværdien. Venstre-klik på indstillingen forskydning belastning sats og indstille bevægelige forhold til en millimeter per minut.Klik på start. Åbn V4 og aflad helium i luften. Demonter bagdøren til det visualiserede kar og luk V4. Mål brikettens højde og diameter ved hjælp af en vernier caliper med en præcision på 0,02 millimeter.Vægten af briketten af skaleres med en elektronisk skala med en præcision på 0,01 gram. Anskære kæderullen på prøveapparatet for circumferential deformation omkring brikettens midterste position, og fastgør klemmeholderen. Forbind sensoren med dataerhvervelsesboksen gennem luftfartsstikket i det visualiserede fartøj, og læg dem under lastestempelet.For at sikre nøjagtigheden af dataindsamlingen justeres kæderullen og brikettens øverste overflade, så de er parallelle med lastestemplen. Start derefter WinWdw for at styre den universelle testmaskine. I softwaren, venstre-klik på indstillingen forskydning lastning sats.Indstil det bevægelige forhold til 10 millimeter i minuttet. På fjernbetjeningen skal du trykke på ned-knappen for den universelle testmaskine, indtil afstanden tilbage mellem stemplet og briketten er omkring en til to millimeter. Saml derefter bagdøren til det visualiserede fartøj.Støvsug det visualiserede karkammer som tidligere. Næste åbne V3 og gastanken af kuldioxid ved renhed 99,99%Brug den manuelle trykreducerende værdi til at justere gastankens udgangstryk. Overhold omhyggeligt den gastrykkurve, der vises i dataopkøbssensor 16.Når den kommer tæt nok på målværdien, skal du lukke V3 og gastanken. Efter 24 timers adsorptionstid forbliver gastrykskurven stabil, og briketten har nået sin adsorption og desorption dynamisk ligevægtstilstand. Placer et kamera med et stativ ved siden af vinduet i det visualiserede kar og juster højden og vinklen for at sikre, at billedet af prøven vises i midten af kameraskærmen.Start softwaren SDU Deformation Acquisition v2.0 for at overvåge den omkreds deformation af briketten. Klik på start. På WinWdw klik på nye prøve og skriv i højde og diameter af briketten.Klik på sektionsområde og klik derefter på bekræft. Klik på kraftområdet for at indstille den maksimale kraft til fem kilonewtons og klik på nulstilling for at rydde forskydningsværdien. Venstre-klik på option forskydning belastning sats og indstille bevægelige forholdet på en millimeter i minuttet.Klik på start for at komprimere prøven. Samtidig skal du trykke på startknappen på kameraet for at starte videooptagelse. Når prøven helt mislykkes, skal du klikke på stop og data gemme i både WinWdw og SDU Deformation Acquisition v2.0.Tryk derefter på startknappen igen på kameraet for at stoppe videooptagelsen. Åbn V4 for at frigive kuldioxid i karkammeret og skille beholderens bagdør ad. Fjern luftfartsstikkene til gastryksensoren og testapparatet for circumferential deformation.Venstre-klik på option forskydning belastning sats på WinWdw, indstille bevægelige forhold på 10 millimeter i minuttet. Tryk på op-knappen på fjernbetjeningen til den universelle testmaskine. Når fartøjets lastestempel er omkring to til tre millimeter over briketten, skal du tage briketten ud og fjerne det fra kæderullen.Tilslutningsværktøjet afmonteres mellem stemplerne, og der skal anvendes en støvsuger til at rengøre det visualiserede kar. I dette eksperiment viste den isotermiske adsorptionstest sig at være ens kapacitet for adsorption af metangas mellem råkul og briket. Styrken af de briketprøver, der blev anvendt i testen, havde nogle udsving, men den var temmelig lille og havde kun ringe indflydelse på analysen af de eksperimentelle resultater.Når under forskellige kuldioxid tryk, der spænder fra nul til to megapascal, stress aksiale stamme kurver viste indlysende komprimering, elastisk og plast deformation faser. Da kuldioxidtrykket øgede kulprøvens topstyrke, hvor den udviste et ikke-lineært forhold. Den elastiske modulus faldt under den kuldioxidmættede tilstand, og at forholdet mellem den elastiske modulus faldt, og gastrykket også var ikke-lineært.De billeder, der opnås gennem kameraet, viser frakturens udvikling på prøvens overflade under forskellige kuldioxidtryk. Boksen tælle dimension metode blev vedtaget for at beskrive funktionen af frakturer i svigt tilstand under forskellige kuldioxid tryk. Korrelationskoefficienterne mellem kassenummeret og sidelængden var alle over 0,95.Værdierne af den fraktale dimension var proportionale med værdierne for kuldioxidtryk, og deres tendens viste lighed med graden af skade på kulkroppen. Det vigtigste er at have en god forståelse af testprocedure og erfaring med eksperimenter med rockmekanik og drift af højtryksgas. Efter dens forbedring, kan denne teknik give en måde for studiet af porøse medier og gas kobling effekt under enaksial eller triaxial belastning tilstand.Fordi højtryksgastanke anvendes i denne teknik, skal folk operere omhyggeligt under gasfyldning og frigivelse.

Research

JoVE Journal

Environment

A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

A Bending Test for Determining the Atterberg Plastic Limit in Soils

En Bending Test for Bestemmelse af Atterberg Plastic Grænse i Jordbunden

The thread rolling test is the most commonly used method to determine the plastic limit (PL) in soils. It has been widely criticized, because a ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Måling og kortlægning mønstre af jorderosion og Deposition relateret til jordbunden karbonat koncentrationer Under landbrugsdrift

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System

Teknikker til undersøgelse af anatomien af Ant visuelle System

This article outlines a suite of techniques in light microscopy (LM) and electron microscopy (EM) which can be used to study the internal and external eye ...

On-Site Molecular Detection of Soil-Borne Phytopathogens Using a Portable Real-Time PCR System

On-Site molekylær detektion af jord-bårne Phytopathogens ved hjælp af en bærbar Real-Time PCR System

On-site diagnosis of plant diseases can be a useful tool for growers for timely decisions enabling the earlier implementation of disease management ...

Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction

Stress Distribution under kolde komprimering af klipper og mineralske aggregater ved hjælp af synkrotron-baserede røntgen diffraktion

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) ...

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris

Prøveudtagning, sortering og kendetegner Microplastics i akvatiske miljøer med høj suspenderet Sediment belastninger og store flydende vragrester

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only ...

Measuring Stolons and Rhizomes of Turfgrasses Using a Digital Image Analysis System

Måling af Stolons og jordstængler af Turfgrasses ved hjælp af en Digital Image analysesystem

Length and diameter of stolons or rhizomes are usually measured using simple rulers and calipers. This procedure is slow and laborious, so it is often ...

Quantifying Plant Soluble Protein and Digestible Carbohydrate Content, Using Corn (Zea mays) As an Exemplar

Quantifying Plant Soluble Protein and Digestible Carbohydrate Content, Using Corn Zea mays As an Exemplar

Kvantificere plante opløseligt Protein og fordøjeligt kulhydrat indhold, ved hjælp af majs (Zea mays) som en eksemplarisk

Elemental data are commonly used to infer plant quality as a resource to herbivores. However, the ubiquity of carbon in biomolecules, the presence of ...

A Precise and Autonomous System for the Detection of Insect Emergence Patterns

En præcis og autonome System til påvisning af insekt fremkomsten mønstre

Existing systems to measure insect emergence patterns have limitations; they are only partially automated and are limited in the maximum number of ...

Xylem Water Distribution in Woody Plants Visualized with a Cryo-scanning Electron Microscope

Xylem vand distribution i woody planter visualiseret med en Cryo-scanning elektronmikroskop

A scanning electron microscope installed cryo-unit (cryo-SEM) allows specimen observation at subzero temperatures and has been used for exploring water ...