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低温条件下煤的热物性参数试验研究

         
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掌握钻孔冷冻取心与液态CO2压裂过程中,煤在低温环境中(-50~50℃)的热物性参数(热扩散系数、比热容和导热系数)及其量化表征,对煤层瓦斯抽采具有重要的实际意义。采用LFA457激光导热仪分别对5种不同变质程度的煤进行热物理性质的测试,从-50℃开始,以10℃为温度梯度记录数据,得到低温环境中煤热物性参数的变化规律,将低温环境分为负温-50~0℃与正温0~50℃两个阶段,对比分析影响煤热物理性质的因素;并使用灰色关联度分析方法对煤的热扩散系数、比热容、导热系数与煤的固定碳、挥发分、灰分、水分进行关联度分析。结果表明,在低温环境中,煤的热扩散系数随温度升高而降低,比热容与导热系数随温度升高而升高。煤热物性参数的平均变化率在负温阶段比正温阶段大,是因为煤的晶格振动与分子运动在负温升温阶段变化更为剧烈。通过对比水分、挥发分、灰分、固定碳与导热性质的关系,发现煤中的固定碳含量对煤热物理性质的影响最大,其次为挥发分与灰分,煤中水分是对热物理性质影响最小的因素。

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