Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Przetwarzanie danych sejsmicznych w rejonie występowania silnych anomalii prędkościowych malmu

Rysz J., Sinoracki A., Gabor J., Buszka T., Gadubała R.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2010

|

nr 170 wyd. konferencyjne

549--555

PL

Standardowe przetwarzanie w obszarach występowania silnych anomalii prędkościowych malmu jest nieskuteczne. Deformacje czasów horyzontów sejsmicznych są znaczne, zapis jest nieczytelny. Teoretycznie właściwą metodą postępowania powinna być migracja głębokościowa przed składaniem, niestety ze względu na skomplikowaną budowę ciała anomalne- go i niewielką głębokość jego zalegania próby kończyły się niepowodzeniami. Z tych samych powodów nie uzyskiwano pozytywnych rezultatów zastosowania metody pre-stack datuming. Autorzy prezentują sposób rozwiązania problemu standardowymi procedurami w ujęciu nieco innym niż standardowe, tj.: rozszerzonego wykorzystania informacji zawartej w pierwszych wstąpieniach, dodatkowej „ręcznej" korekty czasów, automatycznych korekt poprawek statycznych i kompensowania składowej zmiennej w czasie z wykorzystaniem zmiennego w czasie dopasowania zapisów w ramach kolekcji tras CDP. Metoda okazała się szybka, skuteczna i tania.

EN

In the regions with subsurface high-velocity anomaly standard processing approach is not successful. In such cases horizon deformations on the seismic sections are significant and the structural image is generally not clear. In theory, the most suitable method to solve this problem would be the pre-stack depth migration (PSDM). Unfortunately, due to shallow depth of the anomaly and its complicated shape the attempt to apply PSDM gave no positive results. For the same reasons there were no satisfactory effects of alternative methodology called "pre-stack datuming". The authors present the way to solve this problem by using standard processing procedures that were applied slightly unconventionally. Refraction statics with deep pseudo-datum, additional manual time correction, automatic residual statics corrections, time-variant time compensations were used for time anomaly compensation. The presented method is fast, reliable and cost-effective.

2

Odtwarzanie wzorów polimerowych przez adsorbujące białka: analiza porównawcza obrazów AFM i obrazów fluorescencyjnych za pomocą geometrii całkowej

Zemła J., Lekka M., Raczkowska M., Bernasik A., Rysz J., Budkowski A.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 99-101

61--62

3

Wykorzystanie właściwości cieplnych układu wegiel-gaz do określenia stanu gazu wypełniającego pory

Gawor M., Rysz J.

Archives of Mining Sciences

|

2005

|

Vol. 50, no 1

143-156

PL

Badania wpływu ciśnienia gazu na wartość współczynnika dyfuzyjności technicznej węgla nasyconego gazem umożliwiają określenie stanu gazu wypełniającego pory. Wypełnienie porów węgla gazem, a więc materiałem, którego dyfuzyjność cieplna jest o kilka rzędów wielkości większa niż szkieletu węglowego, zwiększa wartość dyfuzyjności układu węgiel gaz. Ze wzrostem ciśnienia współczynnik dyfuzyjności technicznej dla gazu doskonałego maleje. Przez gaz doskonały rozumie się gaz, którego średnia droga swobodna molekuł jest dużo większa niż rozmiary porów, w odróżnieniu od gazów rozrzedzonych. Wzrost wartości współczynnika dyfuzyjności technicznej ze wzrostem ciśnienia świadczy o tym, że gaz w porach należy traktować jak gaz rozrzedzony. W artykule przedstawiono opis stanowiska pomiarowego i wyniki badań dyfuzyjności technicznej brykietów węglowych nasycanych gazami sorbującymi: CH4 i CO2 oraz gazami szlachetnymi Ar i Kr. Ciśnienia gazów zmieniano w przedziale od 0.004 MPa do 1.1 MPa. Napisane oprogramowanie umożliwiało sterowanie zasilaniem ogniw Peltiera (generowanie fali cieplnej sinusoidalnej, prostokątnej itp.) oraz rejestrację sygnałów z termoelementów i ich rozkład na szereg Fouriera. Program na podstawie przesunięcia fazowego i tłumienia amplitudy - zależność (5) i (6" wyliczał współczynniki dyfuzyjności technicznej (wzory (7), (8).. Zastosowanie algorytmu wyliczającego współczynnik dyfuzyjności technicznej z jednego pomiaru, ale na podstawie dwu zmierzonych wielkości fizycznych (stosunek amplitudy temperatury i przesunięcia fazowego) daje możliwość sprawdzenia, czy badany materiał spełnia założenia teoretyczne, na podstawie których wyprowadzone zostały wzory (7) i (8). W przypadku, badań kostek litego węgla wyliczone wartości współczynników różniły się znacznie. Można z tego wnioskować, że węgiel jest materiałem silnie niejednorodnym, w którym występują szczeliny i pęknięcia prowadzące do skokowych zmian wartości amplitudy i fazy fali cieplnej. W związku z tym przewodzenie ciepła nie da się opisać równaniem transportu (1) ze stałym współczynnikiem K. Zwiększanie się wartości dyfuzyjności technicznej ze wzrostem ciśnienia gazu świadczy o tym, że gaz w porach brykietu zachowuje się jak gaz rozrzedzony. Ustalenie się wartości tego współczynnika dla ciśnienia wyższego od ok. 0.5 MPa może być traktowane jako osiągnięcie stanu granicznego, powyżej którego gaz zacznie zachowywać się jak gaz doskonały. Dwutlenek węgla osiąga ten stan graniczny przy niższym ciśnieniu niż pozostałe gazy.

EN

The investigations of the influence of gas pressure on the magnitude of coefficient of thermal diffusion of coal saturated by gas make us possible to determine the properties of coal which contains gas in the pore system. Taking into account that the thermal diffusivity of gas is several orders of magnitude grater than the thermal diffusivity of coal, gas contained in the pore system of coal increases the magnitude of diffusivity of two phase gas-coal system in comparison to pure coal. The thermal diffusivity of the perfect gas is reduced in the increase of the pressure. The term 'perfect gas' is understood here to be the gas for which the free path of molecules is much grater than the dimensions of pores. The recorded increase of thermal diffusivity of the system in the increase of pressure indicates that the gas should be regarded as the rarified gas which differs significantly from the perfect gas. In the paper the authors describe the construction of measuring stand. The results of empirical investigations of thermal diffusivity of coal saturated by sorptive gases (CH4, CO2), and non-sorptive gases (Ar, Kr). For the experiments the gas pressures from the interval 0.004-1.1 MPa was applied. The computer program was applied to control: the supply of the Peltier cells, the acquisition of signals from thermocouples, and the decomposition of signals by means of the Fourier series. Basing of the phase shift and the damping of amplitude the thermal diffusivity coefficients were determined (cf. Eqs. (5),(6),(7),(8). The algorithm used for the determination of the coefficient of thermal diffusivity based on two different values (the ratio of the amplitude and the phase shift) recrorded in one survey enabled the authors to check whether the investigated material satisfies the rational assumptions which has been applied to formulate Eqs. (7),(8). For the solid coal the thermal diffusivity coefficient determined from the phase shift was different form that determined from the amplitude variation. Such a result imposes the conclusion that the solid coal is a highly non-homogeneous material containing fractures which imply discontinuous variations of the amplitude and phase of the thermal wave. Consequently, for that case the heat conduction cannot correctly be described by the well-known parabolic conduction equation (1) with constant K coefficient. The increase of the thermal diffusivity in the increase of the pressure indicates that gas contained in pores of the briquette should be regarded as the rarified gas. The access of the non-pressure-dependent value for the coefficient of thermal diffusivity for the pressure grater than 0.5 MPa may be regarded as the critical state above which gas may be regarded as the perfect gas. The carbon dioxide achieves the critical state for the magnitude of pressure less than for other gases. The influence of the sorption process on the thermal properties of the gas-coal system may be evaluated by the comparison of the recorded values of the thermal diffusivity coefficient for two gases of the same thermal diffusivity and different sorption intensity. The coefficients mentioned above for the 'couple' of gases Ar and CH4 are equal to [...], whereas for Kr and CO2 are equal to [...]. The diffusivity coefficients for coal from the Nowa Ruda Mine saturated by the sorbing gases are about 1.2 times greater than the diffusivity coefficients for coal from the Nowa Ruda Mine saturated by the non-sorptive gases.

4

Konstrukcja specjalizowanych czujników termoanemometrycznych do systemu pomiarowego

Rysz J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2004

|

Vol. 6, no. 3-4

217--219

PL

W artykule opisano budowę uniwersalnego trójelementowego czujnika termoanemometrycznego. Czujnik spełnia podstawowe wymogi metrologiczne: jest sztywny, umożliwia realizację wielu metod pomiarowych, w niewielkim stopniu zakłóca badany przepływ, optymalizuje stosunek sygnału do szumu.

EN

In this paper the construction of universal three-elements hot-wire probe is described. This probe perform standard metrological requirements: is stiff, enables realization of plenty of measurement methods and generated low interferences with tested flow. In addition signal/noise ratio in this probe is optimized.

5

Measurements of flow velocity and temperature of dust-laden hot air in the condition of coal dust explosions

Rysz J., Ligęza P.

Archives of Mining Sciences

|

2004

|

Vol. 49, nr 4

601-610

EN

Measurements of air flow velocity and temperature in mine headings after coal dust explosions pre-sent major difficulties due to a wide variability range physical parameters describing the state of gas and their quick changes. Conventional impact tubes prove inadequate because the coal particles block the piezometric hole for total pressure registering. Besides, the values of total pressure tend to be overstated due to the momentum exchange between the suspension particles and the gas. The probe design utilises the impact tube with a scavenge duct enabling the measurements of total, static and dynamic pressure in flow of dust-laden air. On that basis the authors designed and engineered a special probe intended for measurements of flow velocity and temperature of hot, dust-laden air in the conditions of coal dust explo-sions. The measurements are taken with the use of a thermocouple chromel-alumel placed in a separate flow duct. The paper explores the probe design, its operating principles and main technical parameters. The probe consists of three fundamental components: an impact tube, the temperature-measurement duct and a probe casing incorporating the eleetronic circuits. The probe was first tested in a wind tunnel at the Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences in Cracow. The testing program-me was adapted to the measurement capabilities of the wind tunnel. The obtained results seem to confirm the adequacy of design objectives, which will be finally verified in the real-life applications in the conditions of coal dust explosions. The probe was commissioned by the Central Mining Institute who also provided assistance in research investigations, being a part of the research program to check the perfor-mance of fire prevention dams built from closed containers. Tests conducted in an experimental heading in an underground mine "Barbara" confirmed the good probe performance in those conditions. Potential applications of the probe include the testing of explosives.

PL

Pomiar prędkości i temperatury powietrza w wyrobisku kopalnianym po wybuchu pyłu węglowego jest zadaniem bardzo trudnym ze względu na szeroki zakres i dużą szybkość zmian parametrów fizycznych opisujących stan gazu. Klasyczne rurki spiętrzające nie nadają się do pomiarów prędkości zanieczyszczonego powietrza ze względu na zatykanie przez cząstki pyłu otworu piezometrycznego odbioru ciśnienia całkowitego oraz zawyżanie wartości ciśnienia całkowitego na skutek przekazywania pędu przez cząstki zawiesiny wyhamowywane w tym otworze. Przy konstrukcji sondy zastosowano koncepcję rurki spiętrzającej z kanałem przelotowym, która umożliwia pomiar ciśnienia całkowitego, dynamicznego i statycznego przepływu silnie zapylonego powietrza. W oparciu o koncepcję rurki spiętrzającej z kanałem przelotowym autorzy zaprojektowali i wykonali sondę pomiarową do pomiaru prędkości przepływu i temperatury silnie zapylonego gorącego powietrza w warunkach wybuchu pyłu węglowego. Pomiar temperatury realizowany jest przy pomocy termoelementu chromel-alumel umieszczonego w oddzielnym kanale przepływowym. W pracy szczegółowo omówiono budowę sondy, podstawy jej pracy i uzyskane parametry techniczne. Sonda pomiarowa składa się z trzech zasadniczych elementów: rurki spiętrzającej, kanału pomiaru temperatury oraz obudowy sondy zawierającej układy elektroniczne. Wstępne badania sondy pomiarowej przeprowadzono w tunelu aerodynamicznym Instytutu Mechaniki Górotworu PAN w Krakowie. Ich zakres został ograniczony do możliwości pomiarowych posiadanego tunelu aerodynamicznego. Uzyskane rezultaty wydają się potwierdzać słuszność przyjętych założeń konstrukcyjnych, a ostateczną weryfikacją jest zastosowanie sondy w rzeczywistych badaniach wybuchów pyłu węglowego. Sonda została opracowana na zamówienie i we współpracy z Głównym Instytutem Górnictwa w ramach projektu badań skuteczności zapór przeciwwybuchowych zbudowanych z pojemników typu zamkniętego. Badania wykonano w podziemnym chodniku doświadczalnym kopalni „Barbara". Badania te w pełni potwierdziły przydatność sondy do pomiarów w tego typu warunkach. Istnieje możliwość zastosowania sondy również w innych zagadnieniach, na przykład w badaniach nad skutecznością materiałów wybuchowych.

6

Modyfikowane żywice epoksydowe o właściwościach fotoluminescencyjnych

Mazela W., Czub P., Pielichowski J., Mandowska E., Mandowski A., Świątek J., Rysz J.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Organicznej i Tworzyw Sztucznych Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2003

|

Vol. 52, nr 25

556-559

PL

W pracy omówiono badania właściwości fotoluminescencyjnych (PL) żywic epoksydowych modyfikowanych 9-(2,3-epoksypropylo_karbazolem. Zastosowanie szeregu rozpuszczalników uzywanych w technologii żywic epoksydowych pozwala otrzymać odpowiednio cienkie warstwy, niezbędne do konstrukcji urządzeń elektronicznych. Nie obserwuje się przy tym istotnego wpływu zarówno polarności jak i temperatury wrzenia rozpuszczalnika na jakość i właściwości luminescencyjne warstwy. Użycie rozpuszczalnika zmniejsza lepkość kompozycji epoksydowej co pozwala, przy zastosowaniu techniki "spin-coating", na otrzymanie warstw o grubiości w zakresie od kilkudziesięciu nanometrów do kilkuset mikrometrów. Istotny wpływ na kształt wodma, a szczególnie na jego intensywność ma rodzaj zastosowanego podłoża. Największą intensywność fotoluminescencji uzyskano nanisząc warstwy modyfikowanej żywicy epoksydowej na aluminium.

EN

This paper describes the studies carried out on photoluminescence (PL) properties of epoxy resin modified by 9-(2,3-epoxypropyl)carbazole. Applying a range of sollvents, used in epoxy resin technology, thin layers necessery for electronic devices construction may be obtained. At the same time neither polarity not volatility influence on photoluminescence spectrum has been observed. Using solvents and applying spin-coating method, the epoxy compositions viscosity can be lowered as this allows receiving thin layers with thickness ranging from a few dozen nm to a couple of hundereds of um. Type of substrate has essential influence on spectra shape as well as on its intensity. The biggest intensity photoluminescence has been obtained, when thin layer of modified epoxy resin was deposited onto aluminium substrate.

7

Visualisation of coal desintegration and investigation of rapid changes of gas pressure, temperature and strain during gas-geomechanical phenomena

Gawor M., Rysz J.

Archives of Mining Sciences

|

2002

|

Vol. 47, nr 1

3-22

EN

The paper reviews the results of experimental tests involving the disintegration of coal briquettes saturated with gas. Pressure measurements were taken on the briquette side, strain and temperature were measured inside the briquette. At the same time photos were taken of the briquette surface while it disintegrated. Application of a fast CCD camera operating in the Frame-Transfer mode allowed for recording of the emerging cracks and briquette slices and for correlating of thus obtained image with the changes of thermodynamic parameters (gas pressure, briquette deformations, temperature). The earlier experiments revealed that the strain gauge is broken before the crack, presented in the photo, is actually formed. It can be explained by the fact that because of friction forces acting upon the side of the briquette, the disintegration process there is slower than inside the briquette. The briquette decompresses, which is registered by the strain gauges, long before it disintegrates. At the time interval of about 2 ms all strain gauges would record the increasing deformation which indicates the briquette is decompressing before it disintegrates. At the moment of strain gauge failure, the magnitude of strain amounts to 13%. The decompression wave moves much faster than the destruction wave, reaching 80 m/s while the rate of the briquette disintegration ranges from 5 to 10 m/s. The rapid decompression wave inside the briquette facilitates gas filtration towards the free front section and "prepares" the conditions necessary for crack formation. The motion of briquette slices formed during the destruction process is accelerated. The maximal calculated velocity of the slice motion near the briquette front is 23 m/s. Near the bottom the slices move more slowly, reaching 8 m/s. The rate of crack formation is estimated to be about 20 m/s. The temperature changes pattern indicates that briquette cooling is an adiabatic process. At the instant the briquette breaks, the temperature changes rapidly as the result of the change of the medium in which the thermometer is placed. Most significant temperature changes occur near the briquette front where the destruction proceeds at a higher rate than near the bottom.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych procesu rozpadu brykietu węglowego nasyconego gazem. Podczas destrukcji rejestrowano ciśnienia gazu na pobocznicy brykietu węglowego, odkształcenia i temperaturę wewnątrz brykietu, przy jednoczesnym fotografowaniu jego powierzchni. Zastosowanie szybkiej kamery CCD, pracującej w trybie Frame-Transfer, umożliwiło obserwację powstających w brykiecie szczelin i płatków oraz korelowanie zarejestrowanego obrazu ze zmianami parametrów termodynamicznych (ciśnienie gazu, odkształcenie węgla, temperatura). W celu formowania brykietów, zamontowania przetworników pomiarowych oraz umożliwienia wykonania zdjęć zaprojektowano i wykonano rurę wyrzutową (brykieciarkę). Schemat tej rury przedstawia rysunek 2. Do pomiaru ciśnienia gazu zastosowano piezorezystancyjne przetworniki ciśnienia firmy Lucas typ NPP-301-700A. Temperaturę mierzono za pomocą termoelementów konstantan-manganin wykonanych z drutu o grubości 0,1 mm. W celu zmniejszenia stałej czasowej termometru i zwiększenia powierzchni wymiany ciepła, rozklepano złącze czynne do grubości 10 mm. Tensometry grafitowe umieszczone wewnątrz brykietu służyły do pomiaru lokalnego odkształcenia brykietu, jak również momentu destrukcji. Pomiar dynamicznych zjawisk zachodzących podczas wyrzutu węgla nasyconego gazem wymaga zastosowania szybkiego rejestratora sygnałów. Wykorzystano do tego celu szybki system pomiarowy oparty na dziewięciu kartach komputerowych A/C (Gawor 1999). Wykonane eksperymenty umożliwiły: wyliczenie prędkości destrukcji brykietu (rys. 6 i 7) i prędkości ruchu płatków po oderwaniu od czoła brykietu (rys. 8 i 9), określenie grubości powstających płatków, wyznaczenie prędkości powstawania szczelin, korelację zjawisk mechanicznych -- powstawanie szczelin i płatków, oraz termodynamicznych -- zmiany ciśnienia gazu, odkształcenia brykietu i jego temperatury. Na podstawie wykonanych eksperymentów stwierdzono, że rozerwanie tensometru, umieszczonego w głębi brykietu następuje wcześniej niż powstanie szczeliny widocznej na zdjęciu. Wynika to z faktu, że ze względu na siły tarcia występujące na pobocznicy brykietu proces destrukcji przebiega tutaj wolniej niż wewnątrz brykietu. Rozprężenie brykietu, rejestrowane przez tensometry, następuje dużo wcześniej niż jego destrukcja. Wszystkie tensometry (rys. 4 i 5) rejestrują (w przedziale czasu ok. 2 ms) rosnące odkształcenie brykietu, oznaczające jego rozprężanie przed momentem destrukcji. W momencie pęknięcia odkształcenie to dochodzi do 13%. Fala rozprężenia porusza się znacznie szybciej niż fala destrukcji, jej prędkość osiąga wartość 80 m/s, a prędkość destrukcji wynosi od 5 do 10 m/s. Szybka fala rozprężenia w brykiecie ułatwia filtrację gazu w kierunku swobodnego czoła i "przygotowuje" warunki niezbędne do powstania szczeliny (Topolnicki 1999). Tworzące się podczas destrukcji brykietu płatki poruszają się ruchem przyspieszonym (rys. 8 i 9). Maksymalna wyliczona prędkość ruchu płatków w pobliżu czoła brykietu dochodzi do 23 m/s. W pobliżu dna płatki poruszają się wolniej, maksymalna ich prędkość dochodzi do 8 m/s. Oszacowano (rys. 10), że prędkość tworzenia się szczeliny wynosi około 20 m/s. Zmiany temperatury nic przekraczają 4 K i wskazują na adiabatyczne ochładzanie brykietu. W momencie pęknięcia brykietu następuje skokowa zmiana temperatury związana ze zmianą właściwości ośrodka, w którym znajduje się termometr. Większe zmiany temperatury następują w pobliżu czoła brykietu, gdzie proces destrukcji jest szybszy niż w pobliżu dna, gdzie jest on wolniejszy. Zastosowanie szybkiej fotografii cyfrowej opartej na względnie taniej i równocześnie nowoczesnej kamerze CCD w istotny sposób wzbogaciło informacje na temat procesu destrukcji brykietu węglowego. Opracowano metodykę posługiwania się takimi kamerami, zarówno do badania procesów periodycznych, jak również jednokrotnych.

8

Measurements of time-variant gas pressure in porous media

Gawor M., Rysz J.

Archives of Mining Sciences

|

2002

|

Vol. 47, nr 3

347-360

EN

This article presents a critical analysis of a commonly-used method of time-variant gas pressure measurements in the pores of coal briquettes. In case of transient-state measurements a considerable reduction of the sensitive volume of the transducer is neccesary. Some results of dynamical response of various sensitive volume transducers are presented. An apprcciable reduction of the sensitive volume in sensors allows the time variations of gas pressure in the pores during the stage of briquettc decompression to be monitored, that is about 2 ms before a crack should appear. A sensor with a sensitive volume of less than 0.5 mm3 registers very distinct pressure changes throughout this time interval. Measurements of gas pressure in the cracks, following the briquette breaking, can be taken with pressure sensors with a the sensitive volume of up to several cubic millimetres.

PL

W artykule przedstawiono krytyczną analizę stosowanego powszechnie sposobu pomiaru zmiennego w czasie ciśnienia gazu w porach brykietów węglowych. Do badań wykorzystano prasowane z drobnych ziaren węgla brykiety nasycone gazem (CO2 lub He) do ciśnienia rzędu kilku dziesiątych MPa (Gawor et al. 1994). Po nagłym obniżeniu ciśnienia następuje rozpad brykietu. W czasie destrukcji mierzono ciśnienie gazu na pobocznicy brykietu, jego odkształcenie i temperaturę. Rzetelny pomiar wymienionych parametrów termodynamicznych jest trudny do realizacji, ponieważ zjawisko jest szybkie (prędkość fali rozrzedzeniowej dochodzi do 100 m/s, a fali kruszenia do 10 m/s). Dlatego użyte do eksperymentu przetworniki ciśnienia, odkształcenia i temperatury muszą być szybkie i mieć dobry kontakt ze szkieletem brykietu. Do pomiaru temperatury wykorzystano specjalnie skonstruowane (o cienkim złączu odniesienia) termoelementy konstantan-manganin. Odkształcenie mierzono tensometrami oporowymi (Rysz 1996) wprasowywanymi w brykiet podczas jego formowania. Bardzo małe liniowe rozmiary tensometrów i te same właściwości sprężyste co otaczającego je węgla umożliwiają wykonanie prawie punktowych, bez opóźnień w czasie pomiarów odkształceń. Ciśnienie gazu mierzono za pomocą piezorezystancyjnych czujników ciśnienia z krzemową membraną, na której naparowany jest mostek Wheatstone'a. Przebadano kilka typów takich czujników. Zmieniano ich konstrukcją tak, aby maksymalnie zmniejszyć objętość „martwą" oddzielającą membraną czujnika od powierzchni brykietu (rys. 2). Wykazano, że zmniejszenie tej objętości prowadzi do zmniejszenia stałej czasowej czujnika, a więc powiększa pasmo przenoszonych zmiennych w czasie ciśnień. Radykalne zmniejszenie objętości martwej przetwornika umożliwia śledzenie zmian w czasie ciśnienia gazu w porach w fazie rozprężania się brykietu, tj. około 2 ms przed momentem pojawienia się szczeliny. Zbudowany czujnik o objętości martwej mniejszej niż 0,5 mm3 rejestruje wyraźne zmiany ciśnienia w tym przedziale czasu (rys. 8). Mierzone ciśnienia są prawdopodobnie zawyżone w porównaniu z rzeczywistymi wartościami ciśnień w porach. Większą dokładność odtworzenia rzeczywistych zmian ciśnienia gazu w porach można uzyskać stosując miniaturowe przetworniki ciśnienia, których membrany mają wymiary dziesiątych części milimetra. Pomiar ciśnienia gazu w szczelinach po pęknięciu brykietu może być wykonany za pomocą czujników o objętości martwej do kilku milimetrów sześciennych.

9

Rock and gas outbursts

Gawor M., Litwiniszyn J., Rysz J., Smolarski A. Z.

Archives of Mining Sciences

|

2000

|

Vol. 45, nr 3

347-361

EN

This paper presents the studies and research into rock and gas outbursts phenomena. A continuous medium in which rarefaction shock waves can propagate is taken to be the model of such a rock-gas medium. The results of laboratory research into "mini-outbursts' of coal briquettes saturated with CO2, N2, He are presented. These provide valuable information on time-space correlations between certain parameters, such as pressure, temperature, deformations - those that characterise the medium during outburst initiation and reveal the emerging disc structure of the medium.

PL

Praca przedstawia badania nad zjawiskiem nagłych wyrzutów ośrodka skalno-gazowego. Występujące w naturze zjawiska wyrzutów z wnętrza ziemi mas skalno-gazowych, jak np. wybuchy wulkanów, gejzery, gigantyczne wyrzuty wody nasyconej CO2 z jezior wypełniających dawne kratery wulkaniczne znane są od dawna. Naruszenie działalnością górniczą pierwotnego stanu górotworu, w którym znajdują się substancje podlegające przemianom fazowym, powoduje niekiedy wyrzuty mas skalno-gazowych. Procesy termodynamiczne towarzyszące tym zjawiskom odbywają się w warunkach nierównowagi termodynamicznej. Jakościowy obraz zależności p = p(V) przedstawia rys. 1. W fundamentalnej pracy Bethe (1942) podał równanie (1), które można zapisać w postaci (2). W obszarze parametrów termodynamicznych, dla których spełniona jest nierówność <0 możliwa jest generacja i propagacja rozrzedzeniowych fal uderzeniowych. Thompson i Lambrakis (1973) zakomunikowali o odkryciu pewnych substancji spełniających powyższy warunek. Podane przez B e t h e g o równanie i fakt, że ciepło właściwe węgla deponującego CO2 i CH4 jest znacznie większe niż ciepło właściwe gazów, nasuwa myśl, żeznak pochodnej <0 jest taki sam jak pochodnej <0. Ponieważ badania (rys. 1) wskazywały, że w pewnych obszarach spełniona jest zależność >0, a więc w ośrodku mogą się generować i propagować rozrzedzeniowe fale uderzeniowe. W przyjętym modelu założono, że węgiel z zawartymi w nim substancjami jest ośrodkiem ciągłym tworzącym tzw. roztwór stały. Stosując zasadę zachowania masy i pędu oraz równania konstytutywne p=p(V) o własności < 0 otrzymano układ nieliniowych równań hiperbolicznych, który w przypadku jednowymiarowym przyjmuje postać (3). Równania konstytutywne w ogólnym przypadku mają postać (4); zakładając nieobecność procesów relaksacyjnych, brak pamięci materiału i ograniczając się tylko do zmian objętości, równania konstytutywne redukują się do równania stanu (5). Na granicy obszaru można je zapisać w postaci (6), przyjmując za Łydżbą (Łydżba 1990) funkcję F(p) w postaci (6). Dla zadanych warunków brzegowo-początkowych odpowiadających warunkom w niżej przedstawionych eksperymentach uzyskano rozwiązanie w postaci rozrzedzeniowej fali uderzeniowej opisującej ciśnienie porowe w ośrodku. W świetle tego modelu inicjacja wyrzutu jest skutkiem generowanej serii następujących po sobie rozrzedzeniowych fal uderzeniowych, w wyniku działania których powstaje zbiór plastrów o płaszczyznach podziału równoległych do frontu tych fal (Litwiniszyn 1994). Wykonano badania, których celem było potwierdzenie warstwowego sposobu rozpadu węgla oraz wpływu desorpcji na charakter tego procesu. Schemat eksperymentu przedstawia rys. 3. Rys. 4 przedstawia obrazy rozpadającego się brykietu o porowatości 16% nasyconego azotem (a) i dwutlenkiem węgla (b) do ciśnienia 0,6 MPa, rozprężanego do ciśnienia atmosferycznego. Rys. 5 przedstawia zależność położenia płatków rozpadającego się brykietu od czasu dla obu gazów. Wykonane zdjęcia potwierdziły pogląd o warstwowym mechanizmie rozpadu brykietu. W celu weryfikacji hipotezy, że przyczyną powstawania płatków podczas wyrzutu jest uderzeniowa fala rozrzedzeniowa, wykonano eksperymenty, w których w czasie destrukcji brykietu mierzono ciśnienie gazu, odkształcenie i jego temperaturę. Ciśnienie mierzono za pomocą piezorezystancyjnych przetworników ciśnienia, do pomiaru temperatury posłużono się termoparami umieszczonymi wewnątrz próbki. Lokalne odkształcenie mierzono za pomocą tensometrów węglowych o oryginalnej konstrukcji (Rysz 1996). Rys. 7 przedstawia przebiegi ciśnienia, odkształcenia i temperatury podczas eksperymentu z rozpadem brykietu nasączonego dwutlenkiem węgla, przebiegi eksperymentu z helem przedstawiono na rys. 9. Rys. 8 przedstawia zmiany ciśnienia gazu i ich pochodne po czasie. Im dalej od czoła brykietu, tym bezwzględna wartość pochodnej ciśnienia jest większa, co świadczy o rosnącym nachyleniu spadku ciśnienia. Może to stanowić potwierdzenie hipotezy o formowaniu się fali uderzeniowej w brykiecie.

10

Wpływ rodzaju i ciśnienia gazu na wartość dyfuzyjności termicznej brykietów węglowych

Gawor M., Rysz J.

Prace Naukowe Instytutu Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

1998

|

Vol. 53, nr 9

264-271

PL

W referacie przedstawiono opis stanowiska służącego do badania dyfuzyjności termicznej i wyniki badań brykietów węglowych nasyconych gazami sorbującymi: CH4 i CO2 oraz gazami szlachetnymi Ar i Kr pod ciśnieniami w przedziale od 0.003 MPa do 1.1 MPa. Badania wpływu ciśnienia gazu na wartość współczynnika dyfuzyjności cieplnej węgla nasyconego gazem umożliwiają określenie stanu gazu wypełniającego pory. Wypełnienie porów węgla gazem, a więc materiałem, którego dyfuzyjność cieplna jest o kilka rzędów wielkości większa niż węgla powinno zwiększyć wartość dyfuzyjności układu węgiel gaz. Ze wzrostem ciśnienia współczynnik ten powinien maleć dla gazu wolnego, to znaczy takiego, którego średnia droga swobodna jest dużo mniejsza niż rozmiary porów. Zwiększanie się wartości dyuzyjności termicznej ze wzrostem ciśnienia gazu świadczy o tym, że gaz w porach brykietu zachowuje się jak gaz rozrzedzony. Niewielkie zmniejszenie się wartości tego współczynnika dla najwyższego ciśnienia może być traktowane jako osiągnięcie stanu granicznego, powyżej którego gaz zaczyna zachowywać się jak gaz wolny. Dwutlenek węgla ten stan graniczny osiąga przy niższym ciśnieniu niż pozostałe gazy.

EN

In this work the measuring stand for thermal diffusivity investigations has been presented. The results of studies coal briquettes filled by sorptive gases CH4 and CO2 and inert gases Ar and Kr under pressure varying range from 0.003 MPa up to 1.1 MPa have been shown. Research of gas pressure influence on thermal diffusivity coefficient enables to determine the state of gas filling the pores. Filling of coal pores by gas i.e. substance which thermal diffusivity is many times in order higher than for coal should increase diffusivity of coal - gas system. As gas pressure increases, this coefficient should decrease for free gas i.e. the gas which mean free path is considerably shorter than pores dimension. Increasing of thermal diffusivity with increasing gas pressure indicates that gas behaves like rarefied gas. A little diminish this coefficient for maximal gas pressure can be treated as boundary state. Above this point gas behaves like free gas. Carbon dioxide reaches this point at lower pressure than other examined gases. In this work the measuring stand for thermal diffusivity investigations has been presented. The results of studies coal briquettes filled by sorptive gases CH4 and CO2 and inert gases Ar and Kr under pressure varying range from 0.003 MPa up to 1.1 MPa have been shown. Research of gas pressure influence on thermal diffusivity coefficient enables to determine the state of gas filling the pores. Filling of coal pores by gas i.e. substance which thermal diffusivity is many times in order higher than for coal should increase diffusivity of coal - gas system. As gas pressure increases, this coefficient should decrease for free gas i.e. the gas which mean free path is considerably shorter than pores dimension. Increasing of thermal diffusivity with increasing gas pressure indicates that gas behaves like rarefied gas. A little diminish this coefficient for maximal gas pressure can be treated as boundary state. Above this point gas behaves like free gas. Carbon dioxide reaches this point at lower pressure than other examined gases.