煤体甲烷吸附解吸机理研究
煤体甲烷吸附解吸机理研究【摘要】:甲烷吸附与解吸是研究瓦斯扩散、渗流、累积和防治煤与瓦斯突出的重要理论基础,是煤矿安全生产的重要研究课题之一。本文通过温度场下甲烷气体两次解吸实验、
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TD712;TD713
【目录】:
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-10
- 1 绪论10-29
- 1.1 研究背景及意义10-11
- 1.2 国内外研究动态11-25
- 1.2.1 吸附与解吸模型12-17
- 1.2.2 吸附与解吸影响因素17-22
- 1.2.3 吸附与解吸动力学22-25
- 1.3 研究内容及拟解决的关键问题25-27
- 1.3.1 现有研究成果评述25-26
- 1.3.2 研究内容及关键问题26-27
- 1.4 研究方法及技术路线27-29
- 1.4.1 研究方法27-28
- 1.4.2 技术路线28-29
- 2 温度场下 CH_4气体解吸动力学实验29-42
- 2.1 温度场在煤体甲烷解吸中的作用研究29-32
- 2.2 高浓度甲烷浓度测定方法32-34
- 2.3 甲烷解吸动力学实验34-36
- 2.3.1 煤样的选取及处理34-35
- 2.3.2 甲烷气体解吸的光声共振光谱测定35-36
- 2.4 温度场下甲烷解吸规律分析36-39
- 2.4.1 光声共振光谱实验数据处理36-38
- 2.4.2 动态解吸过程的综合速度分析38-39
- 2.5 瓦斯气体抽采对吸附和脱附的影响39-40
- 2.6 小结40-42
- 3 煤样红外光谱实验42-52
- 3.1 概述42-48
- 3.1.1 红外光谱理论42-43
- 3.1.2 吸收峰频率43-46
- 3.1.3 光谱强度46-47
- 3.1.4 峰值的位移47-48
- 3.2 光谱测试煤样的制备与实验过程48
- 3.3 煤样红外光谱分析48-50
- 3.4 小结50-52
- 4 煤大分子结构量化研究52-69
- 4.1 自由态 CH_4分子属性分析52-56
- 4.1.1 密度泛函理论(DFT)的应用52-55
- 4.1.2 CH_4分子结构分析55-56
- 4.2 煤大分子结构的构建56-67
- 4.2.1 煤的结构模型56-60
- 4.2.2 煤大分子骨架结构模型60-61
- 4.2.3 模型平衡结构优化61-67
- 4.3 小结67-69
- 5 煤对 CH_4分子吸附动力学研究69-88
- 5.1 吸附表面力场及吸附空位判定69-72
- 5.1.1 煤体吸附表面力场分析69-70
- 5.1.2 吸附空位量化分析方法70-72
- 5.2 吸附模型结构分析72-74
- 5.2.1 吸附模型的构建72-73
- 5.2.2 多分子层吸附结构优化73-74
- 5.3 吸附态平衡结构密度泛函分析74-82
- 5.3.1 吸附态 CH_4分子结构特性74-75
- 5.3.2 吸附结构密立根电荷分布75-77
- 5.3.3 吸附结构键长、键角、二面角77-82
- 5.4 吸附模型光谱82-86
- 5.4.1 吸附模型红外谱、拉曼谱82-85
- 5.4.2 光谱位移分析85-86
- 5.5 小结86-88
- 6 瓦斯吸附/解吸微观机理分析88-97
- 6.1 吸附能及势能函数88-92
- 6.1.1 势能函数88-89
- 6.1.2 吸附模型势阱深度89-92
- 6.2 宏观解吸规律的微观量化机理92-95
- 6.2.1 物理吸附的微观机理92-93
- 6.2.2 多层吸附理论分析93-95
- 6.3 瓦斯吸附解吸机理分析95-96
- 6.4 小结96-97
- 7 结论与展望97-100
- 7.1 结论97-98
- 7.2 主要创新点98-99
- 7.3 研究展望99-100
- 致谢100-101
- 参考文献101-114
- 攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况114
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