Автореферат
Автореферати дисертацій arrow Гірнича справа arrow Обґрунтування параметрів витікання метану із вугілля і прогнозування часу формування небезпечних концентрацій газу у замкнутих об’ємах
Меню
Головна сторінка
Реклама
Автореферати дисертацій
Бібліотечна справа
Біологічні науки
Будівництво
Воєнна наука. Військова справа
Гірнича справа
Держава та право. Юридичні науки
Економіка. Економічні науки
Електроніка. Обчислювальна техніка
Енергетика
Загальні роботи по техніці
Загальнонаукове знання
Історія. Історичні науки
Культура. Наука. Освіта
Легка промисловість
Математика. Механіка
Медицина. Медичні науки
Мистецтво. Мистецтвознавство
Науки про землю
Політика. Політичні науки
Природничі науки в цілому
Релігія
Сільське та лісове господарство
Соціологія. Демографія
Технологія металів. Машинобудування
Транспорт
Фізика. Астрономія
Філологічні науки
Філософські науки. Психологія
Хімічна технологія. Харчове виробництво
Хімічні науки
Художня література
Реклама


Обґрунтування параметрів витікання метану із вугілля і прогнозування часу формування небезпечних концентрацій газу у замкнутих об’ємах

Анотації

Калугіна Н. О. Обґрунтування параметрів витікання метану із вугілля і прогнозування часу формування небезпечних концентрацій газу у замкнутих об’ємах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.11 – “Фізичні процеси гірничого виробництва”- Інститут фізики гірничих процесів НАН України, м. Донецьк, 2007.

   В дисертації теоретично була досліджена десорбція метану з вугілля у вільний простір і замкнутий об'єм в моделі, що враховує як дифузію метану у вугільних блоках, так і його фільтрацію через систему пор і тріщин. Була побудована система рівнянь, що описує десорбцію метану в вугіллі залежно від часу і координати з урахуванням того, що значна частина метану, що міститься у вугіллі, знаходиться в закритих порах і в твердому розчині. В явному вигляді встановлена залежність швидкості виходу метану з пласта від розміру блоків, відкритої і закритої пористості, в'язкості і розчинності, пластового тиску і температури. Були проведені експериментальні дослідження, в яких визначалась залишкова кількість метану в зразку вугілля методом, що ґрунтується на залежності від часу параметрів спектрів ядерного магнітного резонансу на ядрах водню 1Н, від його вмісту в складі метану, сорбованого вугіллям. Кінетика виходу метану з кам'яного вугілля вивчалася шляхом десорбції у вакуумовану посудину відомого об'єму. На основі збігу теоретичних і експериментальних кривих десорбції метану в замкнутий об'єм при відповідному виборі параметрів, був запропонований метод визначення коефіцієнта фільтрації метану у вугіллі. На основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблено “Методику визначення об’єму закритих пор вугілля”, що використовується для визначенні загальної пористості вугілля і метод розрахунку часу утворення небезпечної концентрації в бункерах в умовах аварійної ситуації при припиненні провітрювання.
   Ключові слова: метан, вугілля, масоперенос, твердотільна дифузія, фільтрація, концентрація метану, закрита пористість.

Kalugina N.A. Substantiation of the parameters of methane outflow from coal and predicting the time of formation of dangerous gas concentrations in closed volumes. – Manuscript.

Thesis for Candidate of Science (Engineering) degree in specialty 05.15.11 “Physical processes of mining”.- Institute for Physics of Mining Processes, National Academy of Sciences of Ukraine, Donetsk, 2007.

   The present thesis gives a theoretical analysis of methane desorption from coal into a free space and a closed volume. The developed model accounts for both methane diffusion in coal blocks and its filtration through the system of pores and cracks. A system of equations is derived and solved, which describes the dependency of methane desorption on time and coordinate, accounting for the fact that the substantial fraction of methane contained in coal is located in closed pores and in the solid solution. The explicit dependencies of rate of methane escape from bed on the blocks size, the closed and open porosity, the methane viscosity and solubility, the bed pressure and the temperature are established. It is shown that at a hindered diffusion methane is distinctly divided into the “fast” and the “slow” one.
   Experimental investigations were carried out for measuring the residual amount of methane in a coal sample. The experimental technique was based on the temporal dependency of the parameters of nuclear magnetic resonance spectra occurring on the 1H hydrogen nuclei, which enter methane sorbed by coal. Kinetics of methane escape from black coal by means of desorption into a vacuumed vessel of a fixed volume was studied. A relationship was established for the time of reaching the dangerous methane concentration, depending on the parameters of the mined coal – methane system and the technological characteristics.
   Key words: methane, coal, mass transfer, solid-state diffusion, filtration, methane concentration, closed porosity.

Калугина Н. А. Обоснование параметров истечения метана из угля и прогнозирование времени формирования опасных концентраций газа в замкнутых объемах. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.11 – “Физические процессы горного производства”- Институт физики горных процессов НАН Украины, г. Донецк, 2007.

   В диссертации теоретически исследована десорбция метана из угля в свободное пространство и замкнутый объем в модели, учитывающей как диффузию метана в угольных блоках, так и его фильтрацию через систему пор и трещин. Построена и решена система уравнений, описывающая десорбцию метана в угле в зависимости от времени и координаты с учетом того, что значительная часть метана, содержащегося в угле, находится в закрытых порах и в твердом растворе. В рамках этой модели построены асимптотики для больших и малых времен, выражающие зависимость от времени концентрации газа в фильтрационном объеме и в твердом растворе. В явном виде установлены зависимости скорости выхода метана из пласта от размера блоков, открытой и закрытой пористости, вязкости и растворимости метана, пластового давления и температуры. Введен и использован эффективный коэффициент диффузии в блоках, содержащих наполненные метаном закрытые поры. Доказано, что на начальном этапе свободный метан выходит из угля со временем по закону √t, а связанный – по линейному закону, т.е. гораздо медленнее. Показано, что, если фильтрационное время много меньше диффузионного, то метан в угле можно разделить на “быстрый” и “медленный”.
   Проведены экспериментальные исследования по определению остаточного количества метана в образце угля, основывающиеся на временной зависимости параметров спектров ядерного магнитного резонанса на ядрах водорода 1Н от его содержания в составе метана, сорбированного углем.
   Исследована кинетика выхода метана из каменных углей путем десорбции в вакуумированный сосуд известного объема. Установлено, что время образования опасной концентрации метана вследствие истечения его из угля в замкнутый объем при отсутствии проветривания прямо пропорционально квадрату размера угольных фракций, обратно пропорционально квадрату природной метаноносности угля и фильтрационной проницаемости метана в угле, а также зависит от открытой, закрытой пористости угля и растворимости метана в угле.
   На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны “Методика измерения объема закрытых пор в угле”, которая используется при определении полной пористости угля и метод расчета времени образования опасной концентрации в бункерах в условиях аварийной ситуации при прекращении проветривания.
   Экономический эффект от безаварийной эксплуатации шахтных аккумулирующих бункеров, исключающей затраты на восстановление в случае взрывов метановоздушной смеси и угольной пыли составляет более 500 тыс. грн. в зависимости от условий конкретного предприятия.Ключевые слова: метан, уголь, массоперенос, твердотельная диффузия, фильтрация, концентрация метана, закрытая пористость.

Скачати автореферат дисертації безкоштовно (повна версія)
Обґрунтування параметрів витікання метану із вугілля і прогнозування часу формування небезпечних концентрацій газу у замкнутих об’ємах

 
< Попередня   Наступна >

Всі права на опубліковані матеріали належать їх авторам. Матеріали розміщено виключно для ознайомлення.

Автореферати українських дисертацій. Скачай безкоштовно!