褐煤热性质实验研究：温度对比热容和热扩散系数的影响

"褐煤比热容及热扩散系数随温度衍化规律实验研究-论文" 这篇论文主要关注的是褐煤在原位流体化开采过程中所涉及的热力学问题。通过对褐煤进行实验研究，利用差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)和闪光法(Flashing Method)来系统地探究比热容和热扩散系数随温度变化的特性。 比热容是衡量物质吸收或释放热量时温度变化能力的物理量。实验结果显示，褐煤的比热容在温度升高时呈现出先增加后降低的趋势。对于未干燥的褐煤，其最大比热容达到9.994 J/(g·K)，这个最大值出现在约400K的温度点。而干燥后的煤样最大比热容为0.885 J/(g·K)，对应的阈值温度约为473K。这种变化趋势可能与褐煤内部的化学成分和结构变化有关，特别是在特定温度下的相变过程。 热扩散系数则反映了物质内部热量传播的效率，它受到煤中不同构成相的影响，并且在褐煤中表现出明显的各向异性。垂直于层理方向的最大热扩散系数为0.167 mm²/s，平行于层理方向的最大值为0.209 mm²/s，这两个最大值都出现在大约423K的温度。这表明温度对褐煤的热扩散性能具有显著影响，而且其各向异性特征可能与煤层的天然纹理结构有关。 通过分析褐煤的热失重特性，研究人员发现褐煤的重量损失与比热容的变化之间存在因果联系。褐煤的热分解和水分相变是影响其热力学参数变化的关键因素。随着温度的升高，褐煤的成分和含量会发生改变，这是导致热力学参数复杂变化的内在原因。同时，水分的蒸发和煤的热解反应机制决定了比热容和热扩散系数随温度变化的具体规律。 这些发现对于理解褐煤在开采过程中的热动力学行为至关重要，有助于优化原位流体化开采工艺，提高能源利用效率，减少环境影响。同时，对于煤炭行业的安全、高效开采以及煤炭资源的可持续利用提供了重要的理论支持。 论文作者包括于伟东、王慧明、杨晓成等人，他们分别来自山西能源学院、阳泉煤业(集团)有限责任公司、太原理工大学矿业工程学院和煤与煤层气共采国家重点实验室，他们的研究涵盖了岩石力学、煤岩多场耦合理论和技术等多个领域，为煤炭工程提供了深入的科学依据。