[发明专利]一种用于测定瓦斯解吸压力的煤样罐的设计方法

摘要

本发明公开了一种用于测定瓦斯解吸压力的煤样罐及其设计方法，包括煤样罐本体、煤样杯、盖帽及通气接嘴，该煤样罐依据罐体结构形式及所选用材料的力学特性确定结构参数，充分考虑到解吸过程中解吸热对气体温度的影响，通过双层薄壁易导热材料形成充填腔，在充填腔中充装比热容较大的物质，利用充填物质量所持的温度变化能量形成煤屑瓦斯解吸过程中的微平衡环境，从而降低了解吸过程中解吸热对气体温度的影响，避免了温度变化对压力测定影响，提高了瓦斯解吸规律数据的精确度，有效解决了现有矿井煤层瓦斯解吸吸热导致的温度降低对压力测定结果影响的问题。

主权项

一种用于测定瓦斯解吸压力的煤样罐的设计方法，所述用于测定瓦斯解吸压力的煤样罐包括煤样罐本体、煤样杯、盖帽及通气接嘴，所述煤样罐本体为内、外壁组成的双层环形结构，其上开设有向内、外壁之间灌装充填材料的填充口，所述煤样杯设置在煤样罐本体内侧，所述盖帽设置在煤样杯上方并与煤样罐本体内壁形成封闭式内腔，所述通气接嘴设置在煤样罐本体上；所述煤样罐本体内壁上设有用于安装煤样杯的支架；所述煤样罐本体内壁由导热材料制成；其特征在于主要包括以下步骤：1）测定煤矿井下巷道温度T以及该条件下单位质量煤样解吸每摩尔甲烷气体所吸收的热量Q和煤的比热容大小CP，拟合得到瓦斯解吸热Q与解吸量q之间的函数关系式F（Q，q）=0；2）测定一段时间内煤样瓦斯解吸量q1，通过函数关系式F（Q，q）=0 计算出该段时间内瓦斯解吸需要吸收的热量Q1；3）查询甲烷气体、煤样罐本体内壁导热材料、煤样罐本体内充填材料的比热容CPch4、Cb、Cm；4）根据测试所需煤样质量mc与煤样的堆密度ρ计算得到煤样体积Vc，从而确定煤样杯容积Vb；5）由煤屑瓦斯解吸所需的空间体积Vf确定出封闭式内腔容积；6）以满足煤样罐本体内腔结构强度及密封需要为标准，确定煤样罐本体内壁导热材料质量mb，再根据煤样罐本体承受的内压力F和选用的导热材料、充填材料力学特性，初步确定煤样罐本体容积；7）计算出煤样罐本体内充填材料质量mm与整个煤样罐本体温度变化值ΔT间的关系式G（CPch4、CP、Cm、CP、mc、mb、q1、mm、Q1、ΔT）=0；设定所允许的最大温度变化值ΔT max，计算出所需的充填材料体积Vm，修正步骤6）中所确定的煤样罐本体容积大小；8）通过计算出的煤样罐本体容积、煤样杯容积Vb以及封闭式内腔容积确定出煤样罐本体以及煤样杯的结构参数。