[发明专利]基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置及方法

摘要

本发明属于测量领域，涉及一种基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置及方法，包括气源输入端、恒温装置、第一扩散室、第二扩散室、差压计以及第二阀门；气源输入端分别与第一扩散室以及第二扩散室相贯通；第一扩散室与第二扩散室之间设置有差压计；第一扩散室通过第二阀门与第二扩散室相贯通；待测煤块悬挂于第一扩散室中；第一扩散室以及第二扩散室共同置于恒温装置中；第一扩散室以及第二扩散室在使用前是处于真空状态。本发明提供了一种测量精度高以及气体不易泄漏的基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置及方法。

主权项

1.一种基于基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置的待测煤块中气体扩散系数测量方法，所述基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置包括气源输入端、恒温装置、第一扩散室(4)、第二扩散室(9)、差压计(8)以及第二阀门(6)；所述气源输入端分别与第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)相贯通；所述第一扩散室(4)与第二扩散室(9)之间设置有差压计(8)；所述第一扩散室(4)通过第二阀门(6)与第二扩散室(9)相贯通；待测煤块(13)悬挂于第一扩散室(4)中；所述第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)共同置于恒温装置中；所述第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)在使用前是处于真空状态；所述基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置还包括第五阀门(12)以及第四阀门(11)；所述气源输入端通过第五阀门(12)与第一扩散室(4)相贯通；所述气源输入端通过第四阀门(11)与第二扩散室(9)相贯通；所述基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置还包括第一阀门(5)以及第三阀门(10)；所述第一扩散室(4)依次通过第一阀门(5)、差压计(8)、第三阀门(10)与第二扩散室(9)相贯通；其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)选择并制备待测煤块(13)；选取完整且不含明显裂缝的煤块作为待测煤块后并对待测煤块进行脱气以及干燥处理；所述待测煤块(13)的厚度小于5mm，所述待测煤块(13)是横截面积小于500mm2的长方体；所述明显裂缝的宽度大于1μm；2)将步骤1)制备得到的待测煤块(13)悬挂于第一扩散室(4)中，同时将第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)密封；对第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)抽真空处理，抽真空后将第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)同时置于恒温装置中；3)通过气源输入端同时向第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)中注入待测气体，依次关闭第五阀门(12)、第四阀门(11)以及第二阀门(6)；随着时间推移第一扩散室(4)中的气体向待测煤块(13)中扩散并被待测煤块(13)吸附，通过差压计(8)测量得到第一扩散室(4)与第二扩散室(9)之间的压力差，最终获得第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)之间的压力差随时间变化的曲线，所述曲线是吸附曲线；4)待第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)之间的压力差不再随时间变化时，开启第二阀门(6)，重新平衡第一扩散室(4)以及第二扩散室(9)之间的压力，关闭第二阀门(6)后，通过差压计(8)重新测量第一扩散室(4)与第二扩散室(9)之间的压力差，获得第一扩散室(4)与第二扩散室(9)之间的泄漏率差；5)通过步骤4)得到的第一扩散室(4)与第二扩散室(9)之间的泄漏率差对步骤3)得到的吸附曲线进行校正，获得消除泄漏影响的实际吸附曲线，根据菲克非稳态扩散定律，在一定的初始和边界条件下对扩散方程求解，将理论曲线向实验值回归，最终求得气源输入端所输入气体在待测煤块(13)中的扩散系数。