多孔介质中甲烷水合物一维注热开采实验与数值分析

发布时间：2021-02-28 07:24

　　甲烷水合物是具有发展前景的新能源,其开采方法是当今世界的热门话题。运用实验探究甲烷水合物的合成、利用软件模拟结合实验等综合方法研究了甲烷水合物被热力开采时的注热温度、注热时间、注热速率,探究这些因素对其开采效果的影响。并结合构建物理模型和数值分析等方法分析了注热开采的动态及规律。结论表明,甲烷水合物的注热开采是一个非稳态的传热过程,温度与时间的关系先呈指数递减后呈线性递减。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(26)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

一维甲烷水合物生成和开采模拟装置

以13 503.4 mL CH4气体(标况下折合为0.6 mol),65 mL SDS溶液的实验来分析水合物合成过程。甲烷气体与水可在一定的低温和高压环境下生成甲烷水合物,合成过程中的各探针所在的测点的温度和进出口压力如图2所示。由图2可知,温度和压力整体处于下降的趋势。在初始阶段,由于CH4气体会因为高压而微溶于水使压力突然有一个迅速的下降。但是由于CH4气体在水中的溶解度非常低,导致压降的幅度并不是十分明显。后续过程中压力下降,温度持续波动表明水合物开始大量合成。由于气体总量较小,温度探针彼此之间距离仅5 cm左右,因此当水合物大量合成后压力会因温度的分布不均而缓慢下降。随着反应的持续进行,温度曲线会有一个小幅度的上涨。这是因为CH4气体与水反应是一个放热过程,所以温度会略有上升。由于整体处于低温环境,放出的热量对周围环境影响甚小,温度仍成下降趋势。由图2可见,温度出现波动幅度时,压力会有一个上涨的小波动。这是因为放热使气体膨胀,但在等容条件下的限制压力会上升。当各测点的温度波动幅度和时间一致时,可认为水合物在填砂管内部的多孔介质中均匀分布。合成后的实物图如图3所示。

由图2可知,温度和压力整体处于下降的趋势。在初始阶段,由于CH4气体会因为高压而微溶于水使压力突然有一个迅速的下降。但是由于CH4气体在水中的溶解度非常低,导致压降的幅度并不是十分明显。后续过程中压力下降,温度持续波动表明水合物开始大量合成。由于气体总量较小,温度探针彼此之间距离仅5 cm左右,因此当水合物大量合成后压力会因温度的分布不均而缓慢下降。随着反应的持续进行,温度曲线会有一个小幅度的上涨。这是因为CH4气体与水反应是一个放热过程,所以温度会略有上升。由于整体处于低温环境,放出的热量对周围环境影响甚小,温度仍成下降趋势。由图2可见,温度出现波动幅度时,压力会有一个上涨的小波动。这是因为放热使气体膨胀,但在等容条件下的限制压力会上升。当各测点的温度波动幅度和时间一致时,可认为水合物在填砂管内部的多孔介质中均匀分布。合成后的实物图如图3所示。2 注热实验分析

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3055521