本发明专利技术提供了一种富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置及方法，属于煤体特性测试领域，包括：测试箱体，其一侧连通有氮气供给系统，另一侧连通有热解产物收集系统；加热座，设置在测试箱体内；第一电极板，设置在加热座上，富油煤的测试样品放置在第一电极板上；三个施力组件，分别设置在测试箱体的上方及相邻的两个侧方；升降组件，设置在加热座和顶部施力组件之间，升降组件靠近第一电极板的一侧设置有第二电极板，第一电极板和第二电极板构成平板电容器；参数测定模块，其数据采集端与第一电极板和第二电极板电连接。本装置能够真实模拟原位热解过程，实现在三轴或单轴压力作用下在一次实验中测定出富油煤热解过程的电阻率及介电常数。介电常数。介电常数。
【技术实现步骤摘要】
一种富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置及方法
[0001]本专利技术属于煤体特性测试
，具体涉及一种富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置及方法。
技术介绍
[0002][0003]传统开采富油煤方式首先是将富油煤挖掘到地面上，然后再进行热解制油，这种方法不仅麻烦而且会导致严重的环境污染，并且资源利用率也低。现在富油煤开采可以采用原位热解技术，即在原始层位将富油煤加热至热解温度，直接抽采热解产生的焦油产物，相对于传统的富油煤地面干馏技术而言，这种方法更为经济，也相对比较环保，减少地面污染。近年来国内外学者也在努力改进此技术，研究无污染开采矿产资源是很有意义的，可以防止环境污染，保护生态环境。
[0004]在富油煤的原位热解过程中，电磁加热和微波加热是一种高效的加热方式，而富油煤的电阻率和介电常数对于原位加热过程及原位加热效率具有较大影响，并且这两个参数在热解过程中是实时变化的，因此测试以上两个参数在热解过程中的变化规律对于指导热解工艺参数的选取具有重要的意义。
技术实现思路
[0005]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置及方法，使其既能测定富油煤单轴压力条件下的高温热解时富油煤的膨胀度，又能测定富油煤三轴压力条件下的高温热解时富油煤的膨胀度，更加透彻得到富油煤热解时的变形与温度的关系。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置，包括：/>[0008]测试箱体，其一侧连通有氮气供给系统，另一侧连通有热解产物收集系统；
[0009]加热座，设置在所述测试箱体内；
[0010]第一电极板，设置在所述加热座上，富油煤的测试样品放置在所述第一电极板上；
[0011]三个施力组件，分别设置在所述测试箱体的上方及相邻的两个侧方，用于向测试样品施加不同方向的力；
[0012]升降组件，设置在所述加热座和顶部所述施力组件之间，所述升降组件靠近所述第一电极板的一侧设置有第二电极板，所述第一电极板和第二电极板构成平板电容器；
[0013]参数测定模块，其数据采集端与所述第一电极板和第二电极板电连接，用于采集测试样品在受压及加热状态下平板电容器的电容值C
p
及电阻值R。
[0014]优选地，所述加热座上开设有限位槽，所述限位槽内部设置有绝缘垫，所述第一电极板放置在所述绝缘垫上，所述测试样品的横截面积与所述第一电极板和第二电极板的形状及横截面积相同。
[0015]优选地，所述升降组件包括设置在所述加热座两侧的伸缩杆，所述伸缩杆顶部设置有顶板，所述顶板的顶部设置有所述绝缘垫，底部设置有固定夹；所述第二电极板通过所述固定夹设置在所述顶板底部，所述绝缘垫夹持在所述顶板顶部。
[0016]优选地，每个所述施力组件均包括动力机构及设置在所述动力机构的动力输出端的压板，所述压板位于所述测试箱体内且正对所述加热座，所述压板底部设置有薄膜压力传感器。
[0017]优选地，所述氮气供给系统包括氮气瓶和氮气加热器；
[0018]所述氮气加热器包括加热壳体和设置在所述加热壳体底部的支撑架，所述加热壳体内设置有电加热管，所述加热壳体内环绕所述电加热管设置有多个导流板，所述加热壳体上设置有氮气出口；所述加热壳体通过通气管与所述氮气瓶连通，所述加热壳体通过电加热管道与所述测试箱体一侧连通，所述电加热管道上设置有氮气控制阀；
[0019]所述测试箱体内部设置有第一温度传感器，所述氮气出口处设置有第二温度传感器。
[0020]优选地，所述热解产物收集系统包括油气吸收腔和二次吸收腔，所述油气吸收腔通过油气导气管与所述测试箱体另一侧连通，所述油气吸收腔通过管路与所述二次吸收腔连通，所述油气吸收腔和二次吸收腔内均设置有油气吸收溶剂，所述油气导气管上设置有油气控制阀。
[0021]优选地，还包括控制模块和多个控制开关，所述控制模块的信号输入端与第一温度传感器、第二温度传感器及三个薄膜压力传感器连接，所述控制模块的信号输出端与所述电加热管、加热座、氮气控制阀、油气控制阀、三个动力机构及多个控制开关连接。
[0022]优选地，所述测试箱体和加热壳体外壁分别设置有第一保温层和第二保温层，所述动力机构为液压缸。
[0023]本专利技术的另一目的在于提供一种富油煤热解时的电阻率及介电常数测试方法，包括以下步骤：
[0024]将第一电极板设置在限位槽内的绝缘垫上，同时通过固定夹将第二电极板设置在升降组件的顶板底部；
[0025]将制作好的测试样品放在第一电极板上，调节升降组件的伸缩杆使得第二电极板下降至测试样品顶部，并与测试样品上表面抵接；
[0026]启动动力机构，为测试样品提供恒定的竖向及周向压力，使测试样品处于单轴、双轴或三轴受力状态；
[0027]通过控制加热座的加热功率，第一温度传感器实时采集测试箱体内的温度，当温度达到设定值后，保持测试箱体恒温，同时通过参数测定模块采集测试样品受压及加热状态下平板电容器的电容值C
p
及电阻值R；
[0028]通过电阻值R计算电阻率ρ；
[0029][0030]式中，S是测试样品的横截面积，L是测试样品的高度；
[0031]通过电容值C
p
及电阻率ρ计算测试样品的介电常数ε
r
；
[0032]结合第一温度传感器采集的温度数据，分析加热温度与介电常数及电阻率之间的
关系，并绘出加热温度与介电常数及加热温度与电阻率之间的关系图。
[0033]优选地，所述测试样品为立方体，其介电常数ε
r
的计算公式为：
[0034][0035]式中，S是测试样品的横截面积，L是测试样品的高度，C
p
为测试得到的平板电容器的电容值，ε0是真空介电常数。
[0036]本专利技术提供的富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置具有以下有益效果：
[0037]本装置通过设置三个施力组件及加热座，能够真实模拟原位热解过程，实现在三轴或单轴压力作用下在一次实验中测定出富油煤热解过程的电阻率及介电常数，也可进行自由状态的以上两个参数的测试，得到富油煤热解温度与电阻率及介电常数的关系，更好的指导富油煤的原位热解工作，提高焦油产物产量。同时在热解过程中，通过氮气供给系统向测试箱体内注入氮气，能够将热解产物时时带出，防止对测试过程产生干扰，提高了测试精度。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本专利技术实施例1的富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置的结构示意图；
[0040]图2为加热座部分的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置，其特征在于，包括：测试箱体(1)，其一侧连通有氮气供给系统，另一侧连通有热解产物收集系统；加热座(2)，设置在所述测试箱体(1)内；第一电极板(3)，设置在所述加热座(2)上，富油煤的测试样品(4)放置在所述第一电极板(3)上；三个施力组件，分别设置在所述测试箱体(1)的上方及相邻的两个侧方，用于向测试样品(4)施加不同方向的力；升降组件，设置在所述加热座(2)和顶部所述施力组件之间，所述升降组件靠近所述第一电极板(3)的一侧设置有第二电极板(5)，所述第一电极板(3)和第二电极板(5)构成平板电容器；参数测定模块(6)，其数据采集端与所述第一电极板(3)和第二电极板(5)电连接，用于采集测试样品(4)在受压及加热状态下平板电容器的电容值C
p
及电阻值R。2.根据权利要求1所述的富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置，其特征在于，所述加热座(2)上开设有限位槽(201)，所述限位槽(201)内部设置有绝缘垫(7)，所述第一电极板(3)放置在所述绝缘垫(7)上，所述测试样品(4)的横截面积与所述第一电极板(3)和第二电极板(5)的形状及横截面积相同。3.根据权利要求2所述的富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置，其特征在于，所述升降组件包括设置在所述加热座(2)两侧的伸缩杆(8)，所述伸缩杆(8)顶部设置有顶板(9)，所述顶板(9)的顶部设置有所述绝缘垫(7)，底部设置有固定夹(10)；所述第二电极板(5)通过所述固定夹(10)夹持在所述顶板(9)底部。4.根据权利要求3所述的富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置，其特征在于，每个所述施力组件均包括动力机构(11)及设置在所述动力机构(11)的动力输出端的压板(12)，所述压板(12)位于所述测试箱体(1)内且正对所述加热座(2)，所述压板(12)底部设置有薄膜压力传感器(13)。5.根据权利要求4所述的富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置，其特征在于，所述氮气供给系统包括氮气瓶(14)和氮气加热器；所述氮气加热器包括加热壳体(15)和设置在所述加热壳体(15)底部的支撑架(32)，所述加热壳体(15)内设置有电加热管(16)，所述加热壳体(15)内环绕所述电加热管(16)设置有多个导流板(17)，所述加热壳体(15)上设置有氮气出口(18)；所述加热壳体(15)通过通气管(19)与所述氮气瓶(14)连通，所述加热壳体(15)通过电加热管道(20)与所述测试箱体(1)一侧连通，所述电加热管道(20)上设置有氮气控制阀(21)；所述测试箱体(1)内部设置有第一温度传感器(22)，所述氮气出口(18)处设置有第二温度传感器(23)。6.根据权利要求5所述的富油煤热解时的电阻率及介电常数测试装置，其特征在于，所述热解产物收集系统包括油气吸收腔(24)和二次吸收腔(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨甫，姜鹏飞，段中会，马丽，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：
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