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

この研究は、中国国家主要科学機器開発プロジェクト(助成金第51427804号)と山東省国立自然科学財団(助成金第1号)によって支援されました。ZR2017MEE023)。

1. サンプル調製
<ol><li>新庄州炭鉱から4671B6作業面から生の石炭ブロックを回収します。なお、構造物の強度が低く緩いため、原石炭は壊れており、不純物と混ざっている可能性が高い。これらの内部および外的要因の影響を避けるだけでなく、石炭の不均質性を可能な限り減らすために、大きな石炭ブロック(長さ約15センチ、幅約10センチ、高さ10cm)を選択します。</li>
	<li>石炭に混入した?...

<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. 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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. 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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. 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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. 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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. 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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>

高圧ガスの危険性を考慮すると、テスト中にいくつかの重要なステップが重要です。弁およびOリングは定期的に点検され、取り替えられるべきであり、点火の源は実験室で許可されるべきではない。手動圧力調整弁を使用する場合、実験者はバルブをゆっくりとねじり、可視化された容器内の圧力を徐々に増加させる必要があります。試験中に容器を分解しないでください。実験が終了した...

大気中のCO2濃度の上昇は、地球温暖化の影響を引き起こす直接的な要因です。石炭の吸収能力が高いため、石炭継ぎ目におけるCO2隔離は、温室効果ガス1、2、3の世界的な排出を削減する実用的で環境に優しい手段とみなされています。同時に、注入されたCO2はCH4を置き換えることができ、石炭メタン回収(ECBM)4、5、6におけるガス生産促進をもたらす。CO2隔離の生態学的・経済的見通しは、最近、研究者の間だけでなく、異なる国際的な環境保護グループや政府機関の間で世界的な注目を集めています。
石炭は、細孔、骨折、石炭マトリックスからなる不均一で構造的に異方性の岩石です。細孔構造は、大量のガスを吸着することができ、ガス隔離に重要な役割を果たすことができる大きな特定の表面積を有し、骨折は、自由ガス流7、8のための主要な経路である。この独特な物理的構造はCH4およびCO2のための大きいガス吸着容量につながる。鉱山ガスは、いくつかの形態で石炭に堆積される:(1)微細孔と大きな細孔の表面に吸着。(2)石炭分子構造に吸収される。(3)骨折や大きな毛穴のフリーガスとして;(4)堆積水に溶解する。CH4およびCO2に対する石炭の吸着挙はマトリックス腫脹を引き起こし、さらなる研究は、それが不均一なプロセスであり、石炭リソタイプ9、10、11に関連していることを示している。また、ガス吸着は、石炭12、13、14の構成関係に損傷を与える可能性がある。
生石炭試料は、一般に石炭およびCO2結合実験で使用されます。具体的には、炭鉱の作業面から大きな生石炭を切断してサンプルを調作する。しかし、生石炭の物理的・機械的特性は、石炭の継ぎ目における自然毛穴や骨折のランダムな空間分布により、必然的に高い分散度を有する。また、ガスベアリング石炭は柔らかく、形状を変えるのが難しい。直交実験法の原理によれば、生石炭粉末およびセメントで再構成されるブリケットは、石炭吸着試験15、16で使用される理想的な材料とみなされている。金属金型で冷間プレスされているので、その強度は、セメントの量を調整することによって予め設定され、安定したままであり、単一変数効果の比較分析に利点があります。また、ブリケット試料の多孔性は~4~10倍であるが、生石炭試料のそれと同様の吸着・脱着特性及び応力歪み曲線が実験研究17,18で見出された。,19歳,20.本論文では、ブリケット21を調製するために、ガスベアリング石炭に対する同様の材料のスキームが採用されている。原石炭は、中国安寧省華南省の新珠江炭鉱4671B6作業面から採取された。石炭の継ぎ目は地下約450m、海抜360mで、約15°、厚さ約1.6mです。ブリケットサンプルの高さと直径はそれぞれ100mmと50mmで、これは国際岩力学会(ISRM)22が推奨するサイズです。
実験室条件下でのガスベアリング石炭実験のための以前の単軸または三軸負荷試験装置は、仲間23、24、25、26として提示されたいくつかの不足と制限を有する 、27,28: (1) ローディングプロセス中に、容器の容積はピストンの移動に伴って減少し、ガス圧力の変動およびガス吸着の乱れを引き起こす。(2)サンプルのリアルタイム画像監視、高ガス圧環境での周変形測定は行いにくい。(3)それらは、機械的応答特性を分析するために、プリロードされたサンプルの動的負荷障害の刺激に限定される。ガス固体結合状態における器具の精度とデータ取得を向上させるために、(図1)可視化積載容器を含む可視化・定量試験システム29を開発した。コアコンポーネントである一定の容積チャンバー、(2)真空チャネル、2つの充填チャネル、および放出チャネルを備えたガス充填モジュール。(3)電気油圧サーボユニバーサル試験機と制御コンピュータからなる軸ローディングモジュール。(4)周回変位測定装置、ガス圧センサ、及び可視積載容器の窓にカメラで構成されるデータ集録モジュール。
コア可視化容器(図2)は、2つの調整シリンダが上部プレート上に固定され、ピストンがビームを通るローディング1と同時に移動するように特別に設計されており、ローディングピストンの断面積は、調整シリンダーの合計。内側の穴と柔らかいパイプを通って流れ、容器と2つのシリンダーの高圧ガスが接続されています。従って、容器積載ピストンが下方に移動し、ガスを圧縮するとき、この構造は容積の変化を相殺し、圧力干渉を除去できる。さらに、ピストンにかかる巨大なガス誘導カウンターフォースは、試験中に防止され、機器の安全性が大幅に向上します。強化されたホウ酸塩ガラスが装備され、容器の3つの側面に置かれている窓はサンプルの写真を撮るための直接の方法を提供する。このガラスは正常にテストされ、低い膨張率、高い強さ、光透過率および化学安定性29の10 MPaガスまで抵抗することを証明した。
本論文では、新たに可視化され、定量のガス固体結合試験システムを用いてCO2-ベアリング石炭の単軸圧縮実験を行う手順について説明する。生の石炭粉末とフマテナトリウムを使用したサンプル、ならびに高圧CO2を注入し、単軸圧縮を行う連続したステップ。全体のサンプル変形プロセスは、カメラを使用して監視されます。この実験的アプローチは、ガスベアリング石炭の吸着誘発損傷および破壊進化特性を定量的に分析する別の方法を提供する。

<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

深い石炭の継ぎ目に二酸化炭素(CO2)を注入することは、大気中の温室効果ガスの濃度を低減し、石炭メタンの回収を増加させる上で大きな意義があります。CO2吸収が石炭の物理的および機械的特性に及ぼす影響を調べるために、可視化された一定量のガス固体結合システムを導入する。一定の容積を維持し、カメラを使用してサンプルを監視することができるので、このシステムは器械の正確さを改善し、フラクタル幾何学の方法によって骨折の進化を分析する可能性を提供する。このホワイトペーパーでは、ガス固体カップリング試験システムを用いて異なるCO2圧力のブリケットサンプルを用いて単軸圧縮実験を行うすべてのステップを提供する。原料石炭とハメートセメントで冷間プレスされたブリケットを高圧CO2に装填し、カメラを使用してリアルタイムで表面を監視します。しかし、ブリケットと生石炭の類似性は依然として改善が必要であり、メタン(CH4)などの可燃性ガスを試験用に注入することはできません。その結果、CO2吸着がブリケットのピーク強度と弾性率の低下につながり、故障状態におけるブリケットの破壊進化はフラクタル特性を示す。強度、弾性率、およびフラクタル寸法はすべて CO2圧力と相関しますが、線形相関とは相関しません。可視化され、定量のガス固体結合試験システムは、マルチフィールド結合効果を考慮した岩盤力学に関する実験研究のプラットフォームとして機能します。

ブリケットサンプルの平均質量は230gであった工業分析により、ブリケットは4.52%の水分含有量と15.52%の灰含有量を示した。さらに、揮発性含有量は約31.24%であった。フマテナトリウムを石炭から抽出したので、ブリケットの成分は生石炭に類似していた。物理的特性は表 2に表示されます。
生石炭とブリケッ?...

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

このプロトコルは、可視化された定量のガス固体結合試験システムを使用して、ブリケットサンプルを調製し、異なるCO2圧力のブリケットを用いて単軸圧縮実験を行う方法を示しています。また、CO2吸着によって引き起こされる石炭の物理的・機械的特性の変化を調査することを目的としています。

可視化・定量ガス固体結合試験システムを用いたCO2-ベアリング石炭を用いた単軸圧縮実験

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

この方法は、石炭の特性とガス吸着との関係に関する二酸化炭素地質隔離および石炭メタン回収の分野における重要な質問に答えるのに役立つ。この技術の主な利点は、静的および動的負荷が一定のボリューム状態でブリケットに適用することができ、全体の実験プロセスは、写真の監視によって可視化されるということです。サンプルの種については特に必要な条件がないため、この方法は任意の多孔質岩の機械的試験に適用できます。まず、1000グラムと300グラムの粉砕石炭の重量を量り、粒子径分布はそれぞれ0〜1ミリメートル、1〜3ミリメートルです。0.76から0.24の質量割合でビーカーに入れ、直径6ミリメートルのガラス棒をうまく混ぜます。セメントを準備するには、4グラムのヒューマ酸ナトリウム粉末をビーカーに入れ、約96ミリメートルの蒸留水を加えます。ガラス棒を使用してそれらをかき混ぜ、すべてのhumateナトリウムが十分に溶解していることを確認してください。その後、混合石炭粉末の230グラムとビーカーに20グラムのhumate溶液を混ぜます。標準的なサイズのブリケットを製造するために、潤滑油で整形ツールの内面をコーティングします。工具部品の下部プレート、本体およびリングを組み立て、穴を250グラムの混合材料で埋めます。混合材料の上にプレスピストンを置き、電気油圧サーボユニバーサル試験機のピストンの下にすべての部品を置きます。ソフトウェア WinWdw を起動して、電気油圧サーボユニバーサルテスト機を制御します。ソフトウェアで、力の範囲をクリックして最大力を 50 キロニュートンに設定し、リセットをクリックして変位値をクリアします。オプション荷重の負荷制御を左クリックします。移動率を 1 秒あたり 0.1 キロニュートンに設定します。目標力の値を 29.4 キロニュートンに、保持時間を 900 秒に設定します。次に、スタートをクリックします。その後、整形ツールを取り出し、ゴム板にそれらを反転させます。ゴムハンマーを使用して、工具部品を下から上へ順番に分解します。40°Cインキュベーターにブリケットを48時間入れます。まず、視覚化された容器のバックドアを高強度ボルトで固定します。コンピュータ、データ取得ボックス、埋め込みガス圧力センサをバックドアに接続します。可視化された容器のガス圧力データを取得するために、ソフトウェアデータ取得センサーを起動します。ソフトウェアで、[スタート]をクリックします。バルブV1を開き、V2、V3、V4を閉じて、視覚化された容器室を真空にします。30分後にV1と真空ポンプをオフにします。V2とヘリウム付きのガスタンクを開きます。手動の圧力低減バルブを使用して、ガスタンクの出口圧力を調整します。データ取得センサ16に表示される気圧曲線を注意深く観察する。約2メガパスカルに達すると、V2とガスタンクをオフにします。次に、コンピュータ上で、ソフトウェアWinWdwを起動して、試験機で下方に移動するピストンの摩擦力を測定します。ソフトウェアで、力の範囲をクリックして最大力を5キロニュートンに設定し、リセットをクリックして変位値をクリアします。オプションの変位荷重率を左クリックし、移動率を1分あたり1ミリメートルに設定します。開始のクリック。V4を開き、ヘリウムを空気中に排出します。可視化された容器のバックドアを分解し、V4を閉じます。0.02ミリメートルの精度でバーニアキャリパーを使用して、ブリケットの高さと直径を測定します。0.01グラムの精度で電子スケールを使用してブリケットの質量を計量します。ブリケットの中央位置の周りに周方向変形試験装置のチェーンローラーを取り付け、クランプホルダーを固定します。センサーをデータ取得ボックスに接続し、視覚化された容器内の航空コネクタを介して、ローディングピストンの下に配置します。データ取得の精度を確保するには、チェーンローラーとブリケットの上面を、ローディングピストンと平行になるように調整します。次に、WinWdw を起動してユニバーサルテスト機を制御します。ソフトウェアで、オプションの変位荷重率を左クリックします。移動率を1分あたり10ミリメートルに設定します。リモートコントローラで、ピストンとブリケットの間の距離が1〜2ミリメートル前後になるまで、ユニバーサルテスト機の下ボタンを押します。次に、可視化された容器の裏口を組み立てます。以前のように視覚化された容器室を真空します。次にV3を開き、純度99.99%で二酸化炭素のガスタンクは、ガスタンクの出口圧力を調整するために、手動圧力低減値を使用してください。データ取得センサ16に表示される気圧曲線を注意深く観察する。目標値に近づいたら、V3とガスタンクを閉じます。吸着時間24時間後、気圧曲線は安定したままで、ブリケットはその吸着と脱着の動的平衡状態に達した。視覚化された容器の窓の横に三脚を持つカメラを配置し、高さと角度を調整して、サンプルの画像がカメラ画面の中央に表示されるようにします。ソフトウェア SDU 変形集録 v2.0 を起動して、ブリケットの周方向変形を監視します。開始をクリックします。WinWdwで新しいサンプルをクリックし、ブリケットの高さと直径を入力します。セクション領域をクリックし、確認をクリックします。力の範囲をクリックして最大力を5キロニュートンに設定し、リセットをクリックして変位値をクリアします。オプションの変位荷重率を左クリックし、移動率を1分あたり1ミリメートルに設定します。サンプルを圧縮するには、[開始]をクリックします。同時に、ビデオ録画を開始するために、カメラの開始ボタンを押してください。サンプルが完全に失敗したら、WinWdw と SDU デフォーメーションアクジション v2.0 の両方で、ストップとデータ保存をクリックします。次に、カメラのスタートボタンをもう一度押して、ビデオ録画を停止します。V4を開いて容器室に二酸化炭素を放出し、容器の裏口を分解する。ガス圧力センサおよび周変形試験装置用の航空コネクタを外します。WinWdw のオプション変位荷重率を左クリックし、移動率を 1 分あたり 10 ミリメートルに設定します。ユニバーサルテスト機のリモコンのアップボタンを押します。容器のローディングピストンがブリケットの上に2〜3ミリメートルの周りである場合は、ブリケットを取り出し、チェーンローラーからそれを取り外します。ピストン間の接続ツールを解体し、掃除機を使用して、可視化された容器を洗浄します。この実験では、等温吸着試験は、生炭とブリケットの間のメタンガス吸着のための同様の能力を証明した。試験で使用されたブリケットサンプルの強度は若干変動しましたが、かなりわずかで、実験結果の分析にほとんど影響を与えなければなりませんでした。ゼロから2メガパスカルの範囲で異なる二酸化炭素圧力の下で、応力軸ひずみ曲線は明らかな圧縮、弾性および塑性変形相を示した。二酸化炭素圧力が増加するにつれて、石炭試料のピーク強度が低下し、そこで非線形関係を示した。弾性率は二酸化炭素飽和状態下で減少し、弾性率とガス圧の関係も非線形であった。カメラを通じて得られた画像は、異なる二酸化炭素圧力の下で、サンプルの表面上の骨折の進化をイベントします。箱の計数法は、異なる二酸化炭素圧力下での破壊状態の破壊の特徴を記述するために採用された。ボックス数と辺の長さの間の相関係数は、すべて0.95以上でした。フラクタル次元の値は二酸化炭素圧力の値に比例し、その傾向は石炭体の損傷の程度と類似性を示した。最も重要なことは、試験手順と岩石力学の実験と高圧ガスの操作のいくつかの経験をよく理解することです。その改善後、この技術は、単軸または三軸荷重状態下で多孔質媒体およびガス結合効果の研究のための方法を提供することができる。この技術では高圧ガスタンクが使用されるため、ガス充填や放出時には慎重に運転する必要があります。

Research

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Environment

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