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温度效应下煤体吸附瓦斯热力学及动力学特征

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为研究煤体与瓦斯相互作用的热力学与动力学特征,利用 自主研发的煤系气流固耦合试验平台,开展298、308、318、328、338 K温度点煤体等温吸附试验,分析温度效应下煤体吸附瓦斯热力学参数、吸附动力学特征.试验结果表明:随温度升高,煤体瓦斯吸附量逐渐降低,等温吸附曲线符合Langmuir型变化规律;煤体等量吸附热随吸附量的增加而增大,变化范围为-10.191～-7.127 kJ/mol;煤体吸附瓦斯为放热物理过程,温度升高抑制煤体吸附瓦斯能力,煤体极限吸附热为-11.369 kJ/mol;不同温度吸附自由能和吸附熵均小于0,分别为-6.958～-2.452 kJ/mol和-14.085～-12.607 J/(mol·K);动力学模型拟合中,吸附平衡时的瓦斯吸附量随温度升高而降低,吸附速率常数与温度呈正线性关系.煤体吸附瓦斯为动态放热过程,随温度升高,瓦斯气体分子能量逐渐大于煤体孔隙吸附势能,吸附质态瓦斯逐渐转变为游离态瓦斯,煤体吸附瓦斯能力下降.
Thermodynamicand kinetic characteristics of gas adsorption by coal under temperature effect

gas adsorptiontemperature effectisothermal adsorptionadsorption thermodynamicskinetic characteristic

仇悦、龙航、白杨、林海飞、严敏、肖通

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西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054

西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054

煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心,陕西西安710054

瓦斯吸附 吸附热力学 动力学特征 温度效应 等温吸附

国家自然科学基金国家自然科学基金陕西省杰出青年科学基金

51674192518742362020JC-48

2023

10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.07.1934

中国安全科学学报
中国职业安全健康协会

中国安全科学学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.548
ISSN：1003-3033
年,卷(期)：2023.33(7)
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