CN210514025U - 一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统和抽真空系统，混合气体供给系统与pH值测定系统通过管路连接；pH值测定系统与恒温吸附系统通过管路连接；恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；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。解决了现有技术没有可改变和监测混合气体pH值的等温吸附装置，而且并没有及时的对变形量进行观测等技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于瓦斯检测实验器具技术领域，尤其涉及一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置。
背景技术
我国的煤炭资源储量十分丰富，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。在复杂的储层条件下，煤岩中吸附的气体具有不同的酸碱度。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。煤的吸附性能会影响煤体的孔隙压力以及会引起煤体产生吸附膨胀，所以特别是对煤层气等非常规天然气来说，吸附气含量测定是储层评价、储量估算以及开发设计的关键因素。然而现有技术中没有同时测定煤体吸附量及在该吸附量下产生的应变量。因此，研究煤体吸附、解吸瓦斯变形特性具有重要的工程应用价值，也有助于解决煤与瓦斯突出问题。而瓦斯是一种含有CH4、CO2和SO2等多种混合气体组成的气体，研究混合气体的pH值对煤岩等温吸附变形的影响具有重要意义。目前为止还没有可改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，因此有必要对现有的等温吸附试验装置进行一定的改进以模拟煤矿开采现场混合气体pH值的变化，为煤层气抽采等提供技术参考。
本实用新型要解决的技术问题：一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，以解决现有技术没有可改变混合气体pH值的等温吸附变形装置拟煤矿开采现场混合气体酸碱度的变化等技术问题，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。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，以解决现有技术中没有可改变混合气体pH值的等温吸附变形装置拟煤矿开采现场混合气体酸碱度的变化；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。
本实用新型技术方案：
一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统和抽真空系统，混合气体供给系统与pH值测定系统通过管路连接；pH值测定系统与恒温吸附系统通过管路连接；恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；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。
所述混合气体供给系统包括混合气体罐、酸性气体罐和碱性气体罐，混合气体罐与气体混合腔通过管路连接，混合气体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；酸性气体罐与气体混合腔通过管路连接，酸性气体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；碱性气体罐与气体混合腔通过管路连接，碱性气体罐与气体混合腔的管路上连接有第三减压阀、第三压力表和第三开关阀。
H值测定系统包括气体混合腔、混合气体管道、酸性气体管道和碱性气体管道；混合气体管道、酸性气体管道和碱性气体管道分别与气体混合腔连通；气体混合腔与出气管道连接；气体混合腔上安装有pH值测定仪；pH值测定仪包括pH值显示器和pH值传感器；pH值传感器与pH值显示器连接；气体混合腔通过出气管道与恒温吸附系统连接；且管路上依次安装有第四压力表和第四开关阀。
恒温吸附系统包括参考釜和样品釜；参考釜上设置有第五压力表和第四减压阀；样品釜上设置有第六压力表和第五减压阀；样品釜内部装有煤样；两个参考釜通过管路连接；所述管路上装有第五开关阀；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六开关阀。
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；管路上装有第七压力表和第七开关阀。
应变测量系统包括平行层理应变片和垂直层理应变片；平行层理应变片和垂直层理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。
所述的一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置的试验方式，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、首先通入无吸附性的氦气，打开第四开关阀，关闭第五开关阀，使气体只进入参考釜中；随后关闭混合气体罐、第一开关阀和第六开关阀，使得原本在参考釜的气体进入样品釜，并达到气体平衡；
步骤3、根据理想状态气体方程测算自由空间体积；之后再进行吸附气体的吸附试验；吸附试验气体由混合气体罐、酸性气体罐和碱性气体罐进行混合后提供，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，根据连接垂直应变片和平行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。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过气体混合系统将三个气罐的气体混合，在气体混合腔连接pH值测定仪可以实时监测混合气体酸碱度的变化情况，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；本实用新型能够使煤岩进行改变混合气体pH值条件下的等温吸附实验，并且能够进行在不同温度条件下等温吸附变形实验，能够真实模拟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pH值的等温吸附装置，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pH值变化等技术问题；本实用新型可以用来模拟井下煤岩在改变混合气体pH值条件下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。
附图说明：
图1本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型参考釜及其内部煤样结构示意图；
图3为pH值测定装置。
图中：1-混合气体罐、2-第一减压阀、3-第一压力表、4-酸性气体罐、5-第二减压阀、6-第二压力表、7-碱性气体罐、8-第三减压阀、9-第三压力表、10-第一开关阀、11-第二开关阀、12-第三开关阀、13-气体混合腔、14-pH值测定仪、15-第四压力表、16-第四开关阀、17-第五开关阀、18-第六开关阀、19-参考釜、20-第五压力表、21-第四减压阀、22-样品釜、23-第六压力表、24-第五减压阀、25-真空容积、26-第七压力表、27-第七开关阀、28-真空泵、29-应变仪、30-计算机、31-恒温水浴、32-垂直层理应变片、33-平行层理应变片、34-煤样、35-混合气体管道、36-酸性气体管道、37-碱性气体管道、38-pH值显示器、39-pH值传感器、40-出气管道。
具体实施方式：
一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统和抽真空系统，混合气体供给系统与pH值测定系统通过管路连接；pH值测定系统与恒温吸附系统通过管路连接；恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；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。
混合气体供给系统包括混合气体罐1、酸性气体罐4和碱性气体罐7，混合气体罐1与气体混合腔13通过管路连接，混合气体罐1与气体混合腔13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10；酸性气体罐4与气体混合腔13通过管路连接，酸性气体罐4与气体混合腔13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11；碱性气体罐7与气体混合腔13通过管路连接，碱性气体罐7与气体混合腔13的管路上连接有第三减压阀8、第三压力表9和第三开关阀12。
H值测定系统包括混合气体管道35、酸性气体管道36和碱性气体管道37通过气体混合腔13与出气管道40连接；气体混合腔13上装有pH值显示器38、pH值传感器39；pH值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四压力表15和第四开关阀16。
恒温吸附系统包括参考釜19和样品釜22；参考釜19上设置有第五压力表20和第四减压阀21；样品釜22上设置有第六压力表23和第五减压阀24；样品釜22内部装有煤样34；两个参考釜通过管路连接；所述管路上装有第五开关阀17；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六开关阀18。
抽真空系统包括真空容积25和真空泵28，真空容积25和真空泵28通过管路连接；管路上装有第七压力表26和第七开关阀27。
应变测量系统包括平行层理应变片33和垂直层理应变片32；平行层理应变片33和垂直层理应变片32安装在煤样34上；平行层理应变片33和垂直层理应变片32与应变仪29通过导线连接。
数据采集系统包括计算机30，计算机30与应变测量系统的应变仪29通过导线连接。
一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置的试验方式，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22内，并进行气密性检查；通过真空泵28对整个实验装置进行抽真空；将恒温水浴31的温度设定到实验所需值以模拟地底温度情况；
步骤2、首先打开混合气体罐1通入无吸附性的氦气，打开第四开关阀16，关闭第五开关阀17，使气体只进入参考釜19中；随后关闭混合气体罐1、第一开关阀10和第六开关阀18，使得原本在参考釜19的气体进入样品釜22，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；之后再进行吸附气体的吸附试验；吸附试验气体由混合气体罐1、酸性气体罐4和碱性气体罐7进行混合后提供以改变混合气体的pH值，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，根据连接垂直应变片32和平行应变片33的应变仪29和计算机30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。
为了本领域技术人员进一步了解本实用新型技术方案，在此结合附图1、2和3对本实用新型技术方案进行细化说明：
本实用新型包括混合气体供给系统、pH值测定系统、恒温吸附系统、抽真空系统、应变测量系统、数据采集系统；所述恒温吸附系统通过恒温水浴包裹；所述恒温系统为恒温水浴31可以进行不同温度条件下的等温吸附实验。混合气体供给系统包括混合气体罐1、酸性气体罐4和碱性气体罐7，混合气体罐1与气体混合腔13通过管路连接，混合气体罐1与气体混合腔13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10；酸性气体罐4与气体混合腔13通过管路连接，酸性气体罐4与气体混合腔13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11；碱性气体罐7与气体混合腔13通过管路连接，碱性气体罐7与气体混合腔13的管路上连接有第三减压阀8、第三压力表9和第三开关阀12。混合气体供给系统通过管道与pH值测定系统连接可提供不同pH值得混合气体。pH值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四压力表15和第四开关阀16。恒温吸附系统包括参考釜19和样品釜22；参考釜19上设置有第五压力表20和第四减压阀21；样品釜22上设置有第六压力表23和第五减压阀24；样品釜22内部装有煤样34；两个参考釜通过管路连接；所述管路上装有第五开关阀17；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六开关阀18。抽真空系统包括真空容积25和真空泵28，真空容积25和真空泵28通过管路连接；管路上装有第七压力表26和第七开关阀27。应变测量系统包括平行层理应变片33和垂直层理应变片32；平行层理应变片33和垂直层理应变片32安装在煤样34上；平行层理应变片33和垂直层理应变片32与应变仪29通过导线连接。数据采集系统包括计算机30，计算机30与应变测量系统的应变仪29通过导线连接。
将标准尺寸的煤样试件安装在恒温吸附系统的样品釜22内，并进行气密性检查；通过真空泵28对整个实验装置进行抽真空；将恒温水浴31的温度设定到实验所需值以模拟地底温度情况；首先通入无吸附性的氦气，打开第四开关阀16，关闭第五开关阀17，使气体只进入参考釜19中；随后关闭混合气体罐1、第一开关阀10和第六开关阀18，使得原本在参考釜19的气体进入样品釜22，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；之后再进行吸附气体的吸附试验；吸附试验气体由混合气体罐1、酸性气体罐4和碱性气体罐7进行混合后提供，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，根据连接垂直应变片32和平行应变片33的应变仪29和计算机30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。
Claims (7)
1.一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统和抽真空系统，其特征在于：混合气体供给系统与pH值测定系统通过管路连接；pH值测定系统与恒温吸附系统通过管路连接；恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；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。
2.根据权利要求1所述的一种改变混合气体pH值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混合气体罐（1）、酸性气体罐（4）和碱性气体罐（7），混合气体罐（1）与气体混合腔（13）通过管路连接，混合气体罐（1）与气体混合腔（13）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（10）；酸性气体罐（4）与气体混合腔（13）通过管路连接，酸性气体罐（4）与气体混合腔（13）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（11）；碱性气体罐（7）与气体混合腔（13）通过管路连接，碱性气体罐（7）与气体混合腔（13）的管路上连接有第三减压阀（8）、第三压力表（9）和第三开关阀（12）。
3.根据权利要求1所述的一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，其特征在于：pH值测定系统包括气体混合腔（13）、混合气体管道（35）、酸性气体管道（36）和碱性气体管道（37）；混合气体管道（35）、酸性气体管道（36）和碱性气体管道（37）分别与气体混合腔（13）连通；气体混合腔（13）与出气管道（40）连接；气体混合腔（13）上安装有pH值测定仪（14）；pH值测定仪（14）包括pH值显示器（38）和pH值传感器（39）；pH值传感器（39）与pH值显示器（38）连接；气体混合腔（13）通过出气管道（40）与恒温吸附系统连接；且管路上依次安装有第四压力表（15）和第四开关阀（16）。
4.根据权利要求1所述的一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，其特征在于：恒温吸附系统包括参考釜（19）和样品釜（22）；参考釜（19）上设置有第五压力表（20）和第四减压阀（21）；样品釜（22）上设置有第六压力表（23）和第五减压阀（24）；样品釜（22）内部装有煤样（34）；两个参考釜通过管路连接；所述管路上装有第五开关阀（17）；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六开关阀（18）。
5.根据权利要求1所述的一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，其特征在于：抽真空系统包括真空容积（25）和真空泵（28），真空容积（25）和真空泵（28）通过管路连接；管路上装有第七压力表（26）和第七开关阀（27）。
6.根据权利要求1所述的一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，其特征在于：应变测量系统包括平行层理应变片（33）和垂直层理应变片（32）；平行层理应变片（33）和垂直层理应变片（32）安装在煤样（34）上；平行层理应变片（33）和垂直层理应变片（32）与应变仪（29）通过导线连接。
7.根据权利要求1所述的一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置，其特征在于：数据采集系统包括计算机（30），计算机（30）与应变测量系统的应变仪（29）通过导线连接。
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| CN201920652450.7U CN210514025U (zh) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | 一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置 |
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| CN201920652450.7U CN210514025U (zh) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | 一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置 |
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| CN210514025U true CN210514025U (zh) | 2020-05-12 |
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| CN201920652450.7U Active CN210514025U (zh) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | 一种改变混合气体pH值的等温吸附变形试验装置 |
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| CN (1) | CN210514025U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110006809A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-07-12 | 贵州大学 | 一种改变混合气体ph值的等温吸附变形试验装置及试验方法 |
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2019
- 2019-05-08 CN CN201920652450.7U patent/CN210514025U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110006809A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-07-12 | 贵州大学 | 一种改变混合气体ph值的等温吸附变形试验装置及试验方法 |
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