改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法，它包括混合气体供给系统，混合气体供给系统与湿度增加及测定系统连接；湿度增加及测定系统与外加电场的恒温吸附系统连接；外加电场的恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与应变测量系统连接；应变测量系统与数据采集系统通过导线连接，外加电场的恒温吸附系统包括样品釜，在样品釜外部设置有电场发生仪；湿度增加及测定系统包括气体混合腔，气体混合腔外部设置有一个水蒸气产生装置，水蒸气产生装置与气体混合腔连接；解决了现有技术没有可改变混合气体湿度的外加电场下的等温吸附装置，而且并没有及时的对变形量进行观测的技术问题。

Isothermal Adsorption Deformation Testing Device and Method for Changing Gas Humidity and Electric Field

【技术实现步骤摘要】
改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法
本专利技术属于瓦斯检测实验器具
，尤其涉及改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法。
技术介绍
我国的煤炭资源储量十分丰富，是煤矿生产大国。煤层气是赋存煤层中的一种呈吸附、游离或溶解状态的天然气，在煤层等非常规天然气储层中，吸附气含量较高。吸附气含量大小直接关系到天然气的富集程度和开发技术。在复杂的储层条件下，煤岩中吸附的气体具有不同湿度。随着煤层开采深度的增加，随之带入的空气湿度也加大。混合气体湿度的不同会导致煤岩的吸附量存在很大的差异，研究气体的湿度对煤瓦斯吸附量的影响具有重要意义。经研究可知煤层中的煤岩所受的电场作用时会使得瓦斯的吸附量降低。煤层中的游离瓦斯量增加使得煤体的有效渗流通道增加。在煤岩中含有水分的时候交变电场会使得水的活性增加，进一步增加瓦斯的渗流通道。已有不少研究者做过相关的电场对瓦斯吸附的研究，但在改变气体的湿度的条件下研究外加电场作用的研究少之又少。目前为止，还没有可用于改变气体湿度的外加电场的等温吸附装置，因此有必要对现有的吸附装置进行一定的改进以模拟煤矿开采现场气体湿度以及电场对瓦斯吸附解析的作用，并解决在进行等温吸附变形试验中没有及时的测定煤岩变形量等技术问题。本专利技术要解决的技术问题是：提供一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法，以解决现有技术的等温吸附变形试验没有改变气体湿度的外加电场的问题以及进行等温吸附变形试验中没有及时的测定煤岩变形量等技术问题。本专利技术技术方案：一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统，混合气体供给系统与湿度增加及测定系统通过管路连接；湿度增加及测定系统与外加电场的恒温吸附系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与应变测量系统连接；应变测量系统与数据采集系统通过导线连接，外加电场的恒温吸附系统包括样品釜，在样品釜外部设置有电场发生仪；湿度增加及测定系统包括气体混合腔，气体混合腔外部设置有一个水蒸气产生装置，水蒸气产生装置的出气端通过管路与气体混合腔连接。所述混合气体供给系统包括第一储气罐和第二储气罐，第一储气罐与气体混合腔通过管路连接，第一储气罐与气体混合腔的管路上依次安装有第一减压阀、第一压力表和第一开关阀；第二储气罐与气体混合腔通过管路连接，第二储气罐与气体混合腔的管路上连接有第二减压阀、第二压力表和第二开关阀。湿度增加及测定系统包括第一进气管道、第二进气管道；第一进气管道、第二进气管道与气体混合腔连接；气体混合腔与出气管道连接；湿度增加及测定系统通过管路与恒温吸附系统连接且管路上安装有第三压力表和第三开关阀。外加电场的恒温吸附系统包括参考釜和样品釜；参考釜上设置有第四压力表和第三减压阀；样品釜上设置有第五压力表和第四减压阀；样品釜内部装有煤样；两个参考釜通过管路连接；所述管路上装有第四开关阀；恒温吸附系统通过管路与抽真空系统连接且管路上安装有第五开关阀。抽真空系统包括真空容积和真空泵，真空容积和真空泵通过管路连接；管路上装有第六压力表和第六开关阀。应变测量系统包括平行层理方向应变片和垂直层理方向应变片；平行层理方向应变片和垂直层理方向应变片安装在煤样上；平行层理应变片和垂直层理应变片与应变仪通过导线连接。数据采集系统包括计算机，计算机与应变测量系统的应变仪通过导线连接。水蒸气产生装置包括湿度测试仪，湿度测试仪安装在气体混合腔内，湿度测试仪通过导线与显示器连接；显示器固定在气体混合腔上表面。所述的一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置的试验方法，它包括：步骤1、将标准尺寸的煤样试件安装在恒温吸附系统的样品釜内，并进行气密性检查；通过真空泵对整个实验装置进行抽真空；将恒温水浴的温度设定到实验所需值以模拟地底温度情况；步骤2、通入无吸附性的氦气，打开第三开关阀，关闭第四开关阀，使气体只进入参考釜中；随后关闭第一储气罐、第一开关阀和第五开关阀，使得原本在参考釜的气体进入样品釜，并达到气体平衡；根据理想状态气体方程测算自由空间体积；步骤3：在外加电场的条件下进行吸附气体的吸附试验；吸附试验气体由第一储气罐第二储气罐进行混合后提供，并且将混合后的气体经过气体混合腔进行一个湿度的增加，然后进行混合气体的等温吸附实验；通入吸附气体的步骤与之前通入氦气的一样，等气体吸附平衡后，根据连接垂直层理应变片和平行层理应变片的应变仪和计算机观测试件的吸附变形量，最后根据理想状态气体方程计算试件吸附气体的量。本专利技术的有益效果：本专利技术通过混合气体供给系统将两个气罐的气体混合，在气体混合腔连接水蒸气产生装置可以实时增加和监测混合气体的湿度变化情况，并在样品釜内的煤样上安装垂直和平行层理方向的应变片并通过应变测量系统和数据采集系统对吸附变形量进行及时的观察与记录；本实验装置的吸附系统浸在恒温水浴中，以测试进行温度对等温吸附变形的影响；本专利技术能够使煤岩进行改变混合气体湿度条件下的外加电场的等温吸附实验，并且能够进行在不同温度条件外加电场的等温吸附变形实验，能够真实模拟煤矿开采过程中煤岩的等温吸附变形。该实验装置简单易操作，使用效果好，易于推广；解决了现有技术没有可改变混合气体湿度的外加电场下的等温吸附装置，而且并没有及时的对变形量进行观测问题，通过对样品釜中煤样安装垂直和平行层理方向的应变片并通过应变测量系统和数据采集系统对其进行实时观测与记录，模拟煤矿开采现场混合气体湿度变化及电场强度变化等技术问题；本专利技术可以用来模拟井下煤岩在改变混合气体湿度变化及电场强度变化等温吸附变形的整个过程，同时可以进行温度对煤吸附变形的影响的实验，以便更深层次地探索各因素对瓦斯渗流的作用机制，为煤层气抽采等提供技术参考，更加符合煤层气抽采中的现场实际问题。附图说明：图1本专利技术结构示意图；图2湿度增加及测定系统示意图图3参考釜及其内部煤样结构示意图图中：1-第一储气罐、2-第一减压阀、3-第一压力表、4-第二储气罐、5-第二减压阀、6-第二压力表、7-第一开关阀、8-第二开关阀、9-水蒸气产生装置、10-气体混合腔、11-第三压力表、12-第三开关阀、13-恒温水浴、14-第四开关阀、15-参考釜、16-第四压力表、17-第三减压阀、18-第四减压阀、19-第五压力表、20-样品釜、21-电场发生仪、22-第五开关阀、23-真空容积、24-应变仪、25-计算机、26-第六压力表、27-第六开关阀、28-真空泵、29-进气管道1、30-进气管道2、31-湿度显示器、32-湿度测试仪、33-出气管道、34-煤样、35-垂直层理应变片、36-平行层理应变片具体实施方式：一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统，混合气体供给系统与湿度增加及测定系统通过管路连接；湿度增加及测定系统与外加电场的恒温吸附系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与应变测量系统连接；应变测量系统与数据采集系统通过导线连接，外加电场的恒温吸附系统包括样品釜20，在样品釜外部设置有电场发生仪21，电场发生仪21选用扬州索亚电气有限公司生产，型号为SY-0301A的电场发生仪；安装在等温吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统，混合气体供给系统与湿度增加及测定系统通过管路连接；湿度增加及测定系统与外加电场的恒温吸附系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与应变测量系统连接；应变测量系统与数据采集系统通过导线连接，其特征在于：外加电场的恒温吸附系统包括样品釜（20），在样品釜（20）外部设置有电场发生仪（21）；湿度增加及测定系统包括气体混合腔（10），气体混合腔（10）外部设置有一个水蒸气产生装置（9），水蒸气产生装置（9）的出气端通过管路与气体混合腔（10）连接。

【技术特征摘要】
1.一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统，混合气体供给系统与湿度增加及测定系统通过管路连接；湿度增加及测定系统与外加电场的恒温吸附系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与应变测量系统连接；应变测量系统与数据采集系统通过导线连接，其特征在于：外加电场的恒温吸附系统包括样品釜（20），在样品釜（20）外部设置有电场发生仪（21）；湿度增加及测定系统包括气体混合腔（10），气体混合腔（10）外部设置有一个水蒸气产生装置（9），水蒸气产生装置（9）的出气端通过管路与气体混合腔（10）连接。2.根据权利要求1所述的一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置，其特征在于：所述混合气体供给系统包括第一储气罐（1）和第二储气罐（4），第一储气罐（1）与气体混合腔（10）通过管路连接，第一储气罐（1）与气体混合腔（10）的管路上依次安装有第一减压阀（2）、第一压力表（3）和第一开关阀（7）；第二储气罐（4）与气体混合腔（10）通过管路连接，第二储气罐（4）与气体混合腔（10）的管路上连接有第二减压阀（5）、第二压力表（6）和第二开关阀（8）。3.根据权利要求1所述的一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置，其特征在于：湿度增加及测定系统包括第一进气管道（29）、第二进气管道（30）；第一进气管道（29）、第二进气管道（30）与气体混合腔（10）连接；气体混合腔（10）与出气管道（33）连接；湿度增加及测定系统通过管路与恒温吸附系统连接且管路上安装有第三压力表（11）和第三开关阀（12）。4.根据权利要求1所述的一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置，其特征在于：外加电场的恒温吸附系统包括参考釜（15）和样品釜（20）；参考釜（15）上设置有第四压力表（16）和第三减压阀（17）；样品釜（20）上设置有第五压力表（19）和第四减压阀（18）；样品釜（20）内部装有煤样（34）；两个参考釜通过管路连接；所述管路上装有第四开关阀（14）；恒温吸附系统通过管路与抽真空系统连接且管路上安装有第五开关阀（22）。5.根据权利要求1所述的一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波波，王斌，张尧，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52