Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Archives of Mining Sciences

1 2002

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: pomiary odkształcenia i temperatury w ośrodkach porowatych

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

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

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.

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.