在高温、高压环境下,分子热运动加剧,液体分子具有较高的能量,液相与气相差不较小,因此液态的气化所需热随温度、压力的升高而减小,即需要的变小,所以发热管提供的热量就会更多的部分提供到过程2中,使得气体升温、压力升高速度更快。 裂岩管内的压力变化分析 对于裂岩管来说,相当于一个柱形密闭容器,其管内的压力形成、释放过程与球形、方形的容器内的液化气体爆炸、泄能过程不同。 裂岩管内压力变化过程如图 裂岩管内压力变化过程如图 初始阶段:裂岩管内保持一定的加载压力,高于液态的临界压力7.38MPa,(临界温度31.2℃),以此保证常温下裂岩管内的状态为液态。 0~阶段:裂岩管内的发热剂启动,释放大量的热量,液态的吸热气化,体积急剧膨胀,在等容的环境中,液态的大量气化导裂岩岩管内压力也急剧上升,并且随着管内的热量的传播,气化过程也在加速进行,压力升高速度越来越快。 ~阶段:在时刻,裂岩管内的压力达到定压释能片的释能阈值(释能片的剪切强度),导致释能片被瞬间破坏,随后裂岩管内的气体高速冲出,形成高速、高压气流,裂岩管内的压力随着气体释放而逐渐减小 定压释能片(也称爆破片)对释能压力的影响 二氧化碳裂岩管相当于一个密闭的容器,发热管为一定量的液体提供热量,可以使其气化并导裂岩岩管内压力升高,根据气体状态方程,压力升高的程度受到气体温度的影响。 裂岩器释能能量的近似计算 二氧化碳裂岩器在释放气体时以三种形式向外释放:释放的高能气体的冲击能;释能片的破裂能量;裂岩管残余变形能量。后两者消耗的能量只占释能总能量的3%~15%,大部分能量是以高能气体的形式释放到岩孔内。 裂岩器释放能量的大小可以通过理论计算进行量化。目前,对于压缩气体容器物理爆破强度的计算有TNT当量模型、计算流体力学CFD方法和AICHE模型,其中TNT当量模型计算过程比较简单,不用进行复杂的建模过程,是工程上常用的强度计算方法。 裂岩管内的大部分为液体,也有极少部分的气体。当启动发热管装置,液体开始蒸发对外做功,同时伴有气体的急剧膨胀(600倍)才使得如此大的能量把岩石推开。