مقالة منهجية

تبلور هيدرات الميثان على قطرات الماء Sessile

DOI:

10.3791/62686

⸱

مايو 26, 2021

 ,  ,  ,  , 
1Earth and Atmospheric Sciences, Georgia Institute of Technology, 2Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of Technology

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن نصف طريقة لتشكيل هيدرات الغاز على قطرات الماء sessile لدراسة آثار مثبطات مختلفة، والمروجين، والركائز على مورفولوجيا الكريستال هيدرات.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصف هذه الورقة طريقة لتشكيل قذائف هيدرات الميثان على قطرات الماء. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يوفر مخططات لخلية ضغط مصنفة إلى ضغط عمل 10 MPa ، تحتوي على مرحلة لقطرات sessile ، ونافذة ياقوتية للتصور ، ومحولات درجة الحرارة والضغط. يتم استخدام مضخة ضغط متصلة باسطوانة غاز الميثان للضغط على الخلية إلى 5 MPa. نظام التبريد هو خزان سعة 10 جالونات (37.85 لتر) يحتوي على محلول إيثانول بنسبة 50٪ يتم تبريده عبر جلايكول الإيثيلين من خلال لفائف النحاس. يتيح هذا الإعداد ملاحظة التغير في درجة الحرارة المرتبط بتكوين هيدرات وتفكك أثناء التبريد والاكتئاب ، على التوالي ، بالإضافة إلى التصور والتصوير الفوتوغرافي للتغيرات المورفولوجية للقطرات. مع هذه الطريقة، لوحظ تشكيل قذيفة هيدرات سريعة في ~ -6 درجة مئوية إلى -9 درجة مئوية. أثناء الاكتئاب، لوحظ انخفاض في درجة الحرارة من 0.2 درجة مئوية إلى 0.5 درجة مئوية عند منحنى استقرار الضغط/درجة الحرارة (P/T) بسبب تفكك الهيدرات الطاردة للحرارة، وهو ما أكدته الملاحظة البصرية للذوبان في بداية انخفاض درجة الحرارة. لوحظ "تأثير الذاكرة" بعد قمع إلى 5 MPa من 2 MPa. يسمح هذا التصميم التجريبي بمراقبة الضغط ودرجة الحرارة ومورفولوجيا القطيرات بمرور الوقت ، مما يجعل هذه طريقة مناسبة لاختبار الإضافات والركائز المختلفة على مورفولوجيا الهيدرات.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هيدرات الغاز هي أقفاص من جزيئات الماء المستعبدين بالهيدروجين التي تحبس جزيئات غاز الضيوف عبر تفاعلات فان دير وال. تتشكل هيدرات الميثان تحت ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة المنخفضة، والتي تحدث في الطبيعة في الرواسب تحت سطح الأرض على طول الهوامش القارية، تحت الجليد الدائم في القطب الشمالي، وعلى أجسام الكواكب الأخرى في النظام الشمسي1. هيدرات الغاز تخزين عدة آلاف جيجاطن من الكربون، مع آثار هامة على المناخ والطاقة2. كما يمكن أن تكون هيدرات الغاز خطرة في صناعة الغاز الطبيعي لأن الظروف المواتية للهيدرات تحدث في خطوط أنابيب الغاز، والتي يمكن أن تسد الأنابيب مما يؤدي إلى انفجارات قاتلة وانسكابات نفطية3.

نظرا لصعوبة دراسة هيدرات الغاز في الموقع، غالبا ما تستخدم التجارب المختبرية لتوصيف خصائص الهيدرات وتأثير المثبطات والركائز4. يتم إجراء هذه التجارب المختبرية عن طريق زراعة هيدرات الغاز عند الضغط المرتفع في خلايا من مختلف الأشكال والأحجام. أدت الجهود المبذولة لمنع تكوين هيدرات الغاز في خطوط أنابيب الغاز إلى اكتشاف العديد من مثبطات هيدرات الغاز الكيميائية والبيولوجية ، بما في ذلك البروتينات المضادة للتجمد (AFPs) ، والمواد الخافضة للجسم ، والأحماض الأمينية ، والبولي فينيلبيروليدون (PVP)5،6. لتحديد آثار هذه المركبات على خصائص هيدرات الغاز، استخدمت هذه التجارب تصاميم السفن المتنوعة، بما في ذلك الأوتوكلاف، والبلورات، والمفاعلات التي أثارت، والخلايا الهزازة، والتي تدعم أحجام من 0.2 إلى 106 سنتيمتر مكعب4.

طريقة القطيرات sessile المستخدمة هنا وفي الدراسات السابقة7،8،9،10،11،12 ينطوي على تشكيل فيلم هيدرات الغاز على قطرة من الماء داخل خلية الضغط. هذه السفن مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والياقوت لاستيعاب الضغوط تصل إلى 10-20 MPa. الخلية متصلة باسطوانة غاز الميثان. استخدمت اثنتان من هذه الدراسات طريقة القطيرات لاختبار AFPs كمثبطات هيدرات غاز مقارنة بمثبطات الهيدرات الحركية التجارية (KHIs) ، مثل PVP7،11. ركز بروسغارد وآخرون7 على التأثير المورفولوجي للمثبطات ووجدوا أن القطرات التي تحتوي على النوع الأول من AFPs لها سطح زجاجي أكثر سلاسة من سطح القطيرات التغصنية دون مثبطات في القوى الدافعة العالية.

استخدم Udegbunam وآخرون11 طريقة تم تطويرها لتقييم KHIs في دراسة سابقة10، والتي تسمح بتحليل آليات المورفولوجيا / النمو ، ودرجة حرارة / ضغط توازن هيدرات السائل والبخار ، والحركية كدالة لدرجة الحرارة. درس جونغ وآخرون CH4-CO2 استبدال عن طريق إغراق الخلية مع CO2 بعد تشكيل CH4 هيدرات قذيفة8. لاحظ تشن وآخرون أن أوستوالد ينضج مع تشكل قشرة هيدرات9. درس إسبينوزا وآخرون قذائف هيدرات CO2 على ركائز معدنية مختلفة12. طريقة القطيرات هي طريقة بسيطة ورخيصة نسبيا لتحديد التأثير المورفولوجي لمختلف المركبات والركائز على هيدرات الغاز وتتطلب كميات صغيرة من الإضافات بسبب الحجم الصغير. تصف هذه الورقة طريقة لتشكيل مثل هذه الأصداف المائية على قطرة ماء باستخدام خلية من الفولاذ المقاوم للصدأ مع نافذة ياقوتية للتصور ، تم تصنيفها حتى 10 ضغط عمل MPa.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. تصميم، والتحقق من صحة، وآلة خلية الضغط.

  1. تصميم الخلية للسماح التصور المباشر لتشكيل هيدرات من قطرة الماء. تأكد من أن الخلية لديها غرفة رئيسية مع نافذة الياقوت انظر من خلال وأربعة منافذ لمدخل السوائل / الغاز، منفذ، والضوء، والأسلاك (الشكل 1). إنشاء التصميم النهائي في تصميم البرمجيات الهندسية (الشكل التكميلي S1).
  2. للتحقق من أن خلية الضغط آمنة تحت ضغط عال العمل، إجراء تحليل عنصر محدود باستخدام برامج المحاكاة.
    1. إدخال نموذج خلية الضغط بالحجم الكامل من برنامج التصميم الهندسي في برنامج المحاكاة.
    2. تعيين معامل يونغ من 400 GPa ونسبة بواسون من 0.29 إلى نافذة الياقوت.
    3. لجميع أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ، تعيين الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مع معامل يونغ من 190 GPa ونسبة بواسون من 0.27.
    4. في خطوة بخطوة، وتطبيق 0 إلى 1، 2، 3، 4 5، 6، 7، 8، 9، و 10 ضغط الهواء MPa إلى داخل الخلية (التكميلية فيديو S1 وفيديو إضافي S2). تعامل مع كل خطوة تحميل كمشكلة ثابتة عن طريق تجاهل المصطلحات المعتمدة على الوقت في المعادلات الحاكمة والنظر فقط في التشوه المرن أثناء الضغط.
    5. استخدام حلال المعادلة الخطية المباشرة في برامج المحاكاة لحساب توزيع الإجهاد وتشوه الخلية تحت ظروف الضغط المختلفة(الجدول التكميلي S1 والجدول التكميلي S2).
  3. بمجرد التحقق من تصميم خلية الضغط لتكون آمنة، وجميع أجزاء تشكيلها على أساس مخطط برنامج التصميم الهندسي.

2. تجميع خلية الضغط (الشكل 1).

  1. المسمار أربعة أنابيب الوطنية مدبب (NPT) المواضيع في الموانئ المعنية على خلية الضغط مع الشريط سباك.
  2. تجميع ميناء الإضاءة باستخدام تصميم مخطط(الشكل التكميلي S1، أجزاء C ، D ، و E) والاتصال المسمار معاهدة عدم الانتشار الأيسر العلوي.
  3. توصيل محول الضغط إلى أعلى ميناء معاهدة عدم الانتشار باستخدام تركيب نقطة الإنطلاق فرع والمنفذ موصل المناسب.
  4. قم بتوصيل صمام إبرة المدخل في الجانب الأيسر من مسمار NPT باستخدام تركيب موصل منفذ.
  5. تثبيت موصل ختم الضغط في المنفذ الأيمن من خلية الضغط. أدخل ثلاثة أسلاك من نوع K الحرارية من خلال موصل ختم الضغط مع 3 "من الركود داخل الخلية و3 'الركود خارج الخلية.
  6. البولندية سطح المرحلة مع الصنفرة (الشكل التكميلي S1، الجزء واو).
  7. إدراج الحرارية في الثقوب المعنية في المرحلة بحيث يتم تدفق النصائح مع الجزء العلوي من المرحلة. استخدام قطرة صغيرة من الغراء في كل حفرة لإصلاح الزمر الحرارية في مكان والسماح لهم لتجف.
  8. تناسب القرص الاكريليك على الجدار الخلفي للخلية الضغط لتعزيز انعكاس الضوء. تناسب المرحلة في خلية الضغط.
  9. تثبيت نافذة الياقوت.
    1. تطبيق الشحوم فراغ لاثنين من ختم ثابت O-حلقات (واحد 1"وواحد 1-1/5"). تناسب O-حلقات في الأخاد حول ثقب النافذة على خلية الضغط.
    2. أدخل نافذة الياقوت. تغطية نافذة الياقوت مع 2-1/4 "غسالة المطاط والمسمار على غسالة الفولاذ المقاوم للصدأ(الشكل التكميلي S1، الجزء باء) باستخدام ثمانية مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ M8 (الشكل 2C).

3. تجميع المعدات في غطاء الدخان كبيرة (الشكل 2).

ملاحظة: بما أن الميثان غاز قابل للاشتعال تحت الضغط، فحافظ على جميع الأنابيب والسفن المرتبطة بالميثان بعيدا عن الحرارة والشرر واللهب المفتوح والأسطح الساخنة. إعداد جميع المعدات داخل منطقة جيدة التهوية (على سبيل المثال، غطاء الدخان). ارتداء نظارات السلامة ومعطف المختبر قبل العمل مع غاز الميثان.

  1. رفع بعناية مضخة الضغط في غطاء الدخان كبيرة بما يكفي لجميع المعدات لتناسب(الشكل 2A). ضع وحدة تحكم المضخة أعلى قاعدة المضخة. قم بتوصيل وحدة التحكم في المضخة بالمضخة وقم بتوصيلها بشريط الطاقة.
  2. تشغيل عالية الضغط تصنيف 1/4 "أنابيب النحاس من المنظم على اسطوانة غاز الميثان إلى غطاء الدخان بجوار مدخل مضخة الضغط (الشكل 2A, B).
  3. ضع مسجل البيانات بجوار مضخة الضغط ثم قم بتعيين الكمبيوتر المحمول على مسجل البيانات (الشكل 2A). قم بتوصيل كليهما بشريط الطاقة. قم بتوصيل مسجل البيانات بالكمبيوتر المحمول عبر مسجل البيانات USB.
  4. على الكمبيوتر المحمول، قم بتثبيت البرنامج المناسب للتحكم في مسجل البيانات والكاميرا ومحول الضغط على خلية الضغط.
  5. تعيين الحوض بجانب مسجل البيانات ووضع الحشو غير الرشح في الجزء السفلي من الحوض للحد من الاهتزازات إلى خلية الضغط(الشكل 2C).
  6. باستخدام أنبوب نحاسي جديد 1/4 بوصة، لفائف أنبوب النحاس مرتين في البيضاوي لتناسب في الحوض، وترك مجالا لخلية الضغط للجلوس داخل (الشكل 2D). تأكد من أن الملف لا يسد نافذة الياقوت في خلية الضغط. رفع خلية الضغط في الحوض لعرض نافذة الياقوت.
  7. ضع المبرد المتداول على الأرض بالقرب من غطاء الدخان(الشكل 2A). ملء المبرد مع 50/50 v/v جلايكول الإيثيلين / الماء.
    ملاحظة: بما أن جلايكول الإيثيلين خطر، استخدم ملابس السلامة المناسبة، بما في ذلك القفازات ومعطف المختبر والنظارات الواقية عند سكبها.
  8. قطع بطولين من أنابيب بلاستيكية 3/8 "(القطر الداخلي) لربط مدخل المبرد ومنفذ لأنابيب النحاس ينتهي في الحوض. تأكد من أنه سيكون هناك ما يكفي من الركود لعزل الأنابيب الرغوية لتناسب قبل القطع.
  9. الشريحة أنابيب بلاستيكية من خلال العزل الأنابيب الرغوة.
  10. ربط أنابيب البلاستيك المعزول من مدخل ومنفذ على المبرد المتداولة إلى نهايات لفائف النحاس داخل الحوض. تأمين الأختام عن طريق التفاف الشريط سباك حول الأجزاء المعدنية وتشديد الاتصالات مع المشابك خرطوم محرك دودة. تشغيل المبرد وتعيينه لتعميم بسرعة عالية. تأكد من عدم وجود تسرب.
  11. تطبيق تسرب تحت الماء حول لفائف النحاس / وصلات أنابيب بلاستيكية داخل الحوض. السماح للتسرب لعلاج. لف الختم بشريط لاصق.
  12. تثبيت أنابيب مضخة الضغط (الشكل 2E).
    ملاحظة: دائما اليد تشديد الاتصالات قبل استخدام الأدوات وفصل أبدا اتصالات معاهدة عدم الانتشار مع الشريط سباك لأنها لن إعادة ختم جيدا.
    1. تثبيت أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 1/8 "على جانبي مضخة الضغط مع التجهيزات الشركة التي جاءت مع المضخة باستخدام الشريط سباك(الشكل 2F).
    2. مع بندر أنبوب، ثني أنبوب 1/8 "إلى الأمام في زاوية 90 درجة، ما يقرب من 2 "بعيدا عن المضخة، لتجنب الانحناء في الاتصال.
    3. مع بندر أنبوب، ثني أنبوب 1/8 "إلى أسفل بزاوية 90 درجة، ما يقرب من 2 "بعيدا عن الانحناء الأول.
    4. إرفاق 1/8 "إلى 1/4" محول المناسب للأنبوب 1/8 "على كلا الجانبين (الشكل 2G).
    5. إرفاق أنبوب 1/4 بوصة إلى تركيب محول على كلا الجانبين.
      ملاحظة: للصق الصمام إلى جانب المضخة، قم بتقليم الأنابيب 1/4 "بحيث يجلس الصمام المرفق بجوار الثقبين المسمارين.
    6. تثبيت صمامات إبرة 1/4 بوصة (الشكل 2H). إذا لصق الصمامات إلى مضخة الضغط، آلة لوحة الصلب أو البلاستيك مع اثنين من 1/16 "ثقوب لالمسامير وثقب واحد 1/2 "لتأمين بين اتصالات صمام إبرة. أدخل اللوحة بين وصلات الصمام ثم قم بشد اللوحة إلى جانب المضخة.
      ملاحظة: تأكد من أن الأسهم على صمامات الإبرة تشير من الضغط العالي (داخل مضخة الضغط) إلى الضغط المنخفض (خارج مضخة الضغط).
    7. ربط نهاية واحدة من 1/4 "مضفر الفولاذ المقاوم للصدأ مرنة ضغط تصنيف خرطوم إلى صمام منفذ على مضخة الضغط والطرف الآخر إلى الصمام الجانبي للخلية الضغط.
    8. قم بتوصيل القنوات الحرارية من خلية الضغط بقنوات تسجيل البيانات باستخدام قناة متعددة القنوات لتسجيل البيانات. قم بتوصيل سلك حراري إضافي لقياس درجة حرارة محلول الخزان ووضع الطرف الآخر في الخزان.
    9. قم بتوصيل محول الضغط على خلية الضغط بالكمبيوتر المحمول.
    10. تعيين خلية الضغط داخل الحوض، على مقربة من الجبهة، لتصوير أكثر وضوحا.
  13. لعزل الحوض، التفاف خارج الحوض مع الألياف الزجاجية مبطنة احباط، مع ثقب / شق للكاميرا لعرض نافذة الياقوت من خلية الضغط. تغطية الجزء العلوي من الحوض مع المواد العازلة لمنع التبخر أثناء التجارب.
    ملاحظة: تجنب إغلاق بإحكام أعلى الحوض لتجنب تراكم الحرارة من مصدر الضوء.
  14. لمنع تكثيف الهواء الرطب على الجزء الأمامي من الحوض، تشغيل أنابيب بلاستيكية من أقرب صمام الهواء إلى الجزء الأمامي من الحوض حيث الكاميرا سوف تشير بحيث الأنابيب لن تكون مرئية في الصور الفوتوغرافية.
  15. تعيين وحدة مصدر الضوء بجانب الحوض وتوصيله إلى قطاع الطاقة.
  16. تعيين الكاميرا أمام الحوض، مع عدسة مشيرا نحو نافذة الياقوت. قم بتوصيل الكاميرا في الكمبيوتر المحمول وقطاع الطاقة.
  17. رفع جميع الالكترونيات من سطح غطاء محرك السيارة لمنع الأضرار المحتملة تسرب. تحقق مرة أخرى من توزيع الطاقة لطاقة المنافذ.

4. تسرب اختبار خلية الضغط بالماء.

ملاحظة: لضمان إغلاق جميع الاتصالات بشكل صحيح، قم باختبار تسرب خلية الضغط بالماء في أي وقت يتم فيه إعادة تجميع الخلية، خاصة بعد فصل مسامير معاهدة عدم الانتشار. هذا ليس ضروريا بعد إزالة نافذة الياقوت أو الصمام العلوي. الماء أكثر أمانا تحت الضغط من الغاز.

  1. افتح برنامج محول الضغط على الكمبيوتر المحمول وابدأ في جمع البيانات على فاصل زمني للمسح الضوئي قدره 1 ثانية.
  2. قم بتشغيل مضخة الضغط ووحدة التحكم. اضغط على المضخة A على وحدة تحكم مضخة الضغط لمراقبة الضغط.
  3. إذا كان هناك ضغط في المضخة، تقليل الضغط عن طريق الضغط على إعادة تعبئة على وحدة تحكم مضخة الضغط في حين لا تزال مغلقة كل من مدخل المضخة وصمامات منفذ.
  4. مع فتح كل من صمامات خلايا الضغط، افتح صمام منفذ المضخة قليلا بنسبة ~1/16" لتحرير الضغط المتبقي ببطء.
  5. إذا كان متصلا، وقطع أنابيب النحاس 1/4 "من صمام مدخل على مضخة الضغط.
  6. إرفاق أنابيب مرنة 1/4 بوصة إلى صمام مدخل المضخة باستخدام مجموعة الجوز والفيرول. ضع نهاية الأنابيب في غالون من الماء.
  7. أغلق صمام منفذ المضخة وافتح صمام مدخل المضخة.
  8. اضغط على إعادة التعبئة على وحدة تحكم مضخة الضغط لملء المكبس مضخة بالماء.
  9. تعيين خلية الضغط في حاوية فارغة ضحلة خارج الحوض.
  10. تطهير الهواء من خلية الضغط حتى يخرج الماء من المنفذ العلوي ويملأ خلية الضغط تماما.
    1. أغلق صمام مدخل المضخة وافتح صمام منفذ المضخة.
    2. تأكد من أن الصمامات الموجودة على خلية الضغط لا تزال مفتوحة.
    3. تعيين أقصى (ماكس) تدفق إلى 100 مل / دقيقة: على وحدة تحكم مضخة الضغط, اضغط حدود; اضغط 3 لتدفق الحد الأقصى؛ اضغط 1 لتعيين أقصى تدفق؛ لكمة في 100؛ اضغط على Enter.
    4. اضغط D للوصول إلى الصفحة السابقة.
    5. تعيين معدل التدفق الثابت إلى 100 مل / دقيقة: على وحدة تحكم مضخة الضغط، اضغط على Const Flow؛ اضغط A لمعدل التدفق؛ لكمة في 100؛ اضغط على Enter. اضغط على تشغيل.
    6. إذا لم يخرج الماء أو إذا كان حجم المكبس غير كاف، قم بإعادة تعبئة المكبس مرة أخرى عن طريق إغلاق صمام منفذ المضخة، وفتح صمام مدخل المضخة مع أنابيب في الماء، واضغط على إعادة التعبئة. ثم قم بتطهير الهواء عن طريق إغلاق صمام مدخل المضخة وفتح صمام منفذ المضخة وتحديد معدل التدفق إلى 100والضغط على تشغيل.
    7. بمجرد أن يخرج الماء من المنفذ العلوي لخلية الضغط ، تحقق من وجود تسرب وتشديد أي اتصالات تسرب. اضغط على إيقاف. أغلق صمام منفذ خلية الضغط (العلوي).
  11. الضغط على خلية الضغط.
    ملاحظة: دون نظارات السلامة قبل الضغط على خلية الضغط.
    1. تعيين الحد الأقصى لتدفق 10 مل / دقيقة لمنع الضغط السريع للخلية: على وحدة تحكم مضخة الضغط، اضغط حدود; اضغط 3 لتدفق الحد الأقصى؛ اضغط 1 لتعيين أقصى تدفق؛ لكمة في 10؛ اضغط على Enter.
    2. الضغط على الخلية إلى 100 كيلو باسكال: على وحدة تحكم مضخة الضغط، اضغط على Const Press; اضغط A; لكمة في 100؛ اضغط على Enter. اضغط على تشغيل.
    3. تحقق من وجود تسرب. إذا كان هناك تسرب، اضغط على إيقاف على وحدة تحكم المضخة، وتشديد المكونات تسرب، اضغط تشغيل،وكرر حتى لا يكون هناك تسرب في 100 كيلو باسكال. تأكد من عدم وجود تسرب عن طريق إغلاق صمام منفذ المضخة ومراقبة ضغط خلية الضغط في برنامج محول الضغط.
      ملاحظة: إذا انخفض الضغط باستمرار ولم يكن تقلبا طبيعيا بسبب اختلاف درجة حرارة الغرفة، فهناك تسرب.
    4. زيادة الضغط بزيادات قدرها 50 كيلو باسكال من 100 كيلو باسكال إلى 500 كيلو باسكال، ثم بزيادات قدرها 100 كيلو باسكال من 500 كيلو باسكال إلى 1000 كيلو باسكال، وأخيرا بزيادات قدرها 1000 كيلو باسكال تقريبا من 1000 كيلو باسكال إلى ~10000 كيلو باسكال. قم بذلك عن طريق تغيير الإعداد "الصحافة كونست" كما كان من قبل. بين إعدادات الضغط، أغلق صمام منفذ المضخة وراقب ضغط الخلية كما كان من قبل لضمان أن الضغط ثابت. إذا انخفض الضغط، قم بتشديد المكونات المتسربة بعناية.
  12. عند الوصول إلى 10,000 كيلو باسكال، أغلق صمام منفذ المضخة ولاحظ مدى قدرة خلية الضغط على الضغط وفقا لمحول الضغط. كما انخفاض ثابت في الضغط يشير إلى تسرب، وتشديد الاتصالات في ضغط أقل، ~ 1000 كيلو باسكال.
  13. للاكتئاب، افتح صمام منفذ المضخة وحدد الضغط إلى 100 كيلو باسكال. مرة واحدة في الهضاب الضغط، وفتح قليلا صمام منفذ الخلية الضغط.
  14. لإزالة المياه من مضخة الضغط، أغلق صمام مدخل المضخة، وغير إعدادات التدفق الأقصى وConst Flow إلى 100 مل/دقيقة،واضغط على تشغيل حتى تصبح المضخة فارغة.
  15. قطع أنابيب مرنة 1/4 "من مدخل المضخة. قطع مضفر الفولاذ المقاوم للصدأ القذف من خلية الضغط. فتح كل من الصمامات واستنزاف المياه. إزالة نافذة الياقوت للسماح للخلية لتجف تماما.

5. تشكيل قذيفة هيدرات الميثان على سطح القطيرات.

  1. إعداد المعدات.
    1. ربط منظم اسطوانة الميثان إلى المضخة مع أنبوب النحاس 1/4 "باستخدام الجوز الجديدة ومجموعة ferrule. تأكد من إغلاق أسطوانة الغاز.
    2. تقنية إدخال القطيرات الممارسة.
      1. الغراء طرف مرن، مثل أنابيب IV، وقطع في زاوية إلى نهاية القنية للمساعدة في توجيه قطرة نحو نافذة الياقوت. إرفاق حقنة 1 مل إلى القنية وسحب في الحجم المطلوب من المياه deionized (~ 50-300 ميكرولتر). دون صمام إبرة أو نافذة الياقوت المرفقة، إدراج نهاية القنية في الميناء العلوي وممارسة طرد القطيرات على مركز الصدارة. بعد ممارسة الإدراج القطير، قم بإزالة القطيرات وجفف المرحلة.
        ملاحظة: في هذا البروتوكول، تم أخذ 250 ميكرولتر من الماء المتأين إلى الحقنة.
    3. إعادة ربط نافذة الياقوت وغسالات مع مسامير M8. قم بتوصيل خرطوم الفولاذ المقاوم للصدأ المضفر من مضخة الضغط بخلية الضغط ، وتحقق مرتين من أن جميع الاتصالات من أسطوانة الغاز إلى خلية الضغط ضيقة. افتح صمام مدخل خلية الضغط (الصمام الجانبي)، ثم قم بتعيين خلية الضغط في الحوض. أدخل كابل مصدر ضوء الألياف البصرية في منفذ إضاءة خلية الضغط.
    4. إضافة 50/50 الإيثانول / الماء (v /v) إلى الحوض حتى يتم مستوى مع الجزء العلوي من خلية الضغط، فقط تحت اتصال مصدر الضوء. تأكد من تشغيل تدفق غطاء محرك السيارة. عندما ينخفض مستوى الحل قبل التجارب المستقبلية في الأسابيع التالية، أضف المزيد من الإيثانول. استبدال الحل شهريا.
    5. تعيين المبرد إلى درجة الحرارة التي من شأنها تحقيق ~ 0 درجة مئوية إلى 3 درجة مئوية داخل الخلية (~ -4 درجة مئوية) والبدء في تعميم من خلال لفائف. بدوره على تدفق الهواء إلى الجزء الأمامي من الحوض لمنع التكثيف على سطح الحوض.
    6. بدء تشغيل سجل درجة حرارة في برنامج تسجيل البيانات. تعيين الفاصل الزمني للمسح الضوئي إلى 30 ثانية. انتظر حتى تستقر درجة الحرارة داخل خلية الضغط عند درجتين مئويتين (~6-24 ساعة).
  2. أضف قطرة ماء إلى خلية الضغط باستخدام عرض الكاميرا على الكمبيوتر المحمول.
    1. بدوره على مصدر الضوء إلى ~ 80٪. افتح برنامج الكاميرا. في المنظر المباشر، ركز عدسة الكاميرا على الغرفة الداخلية للخلية. ضبط مصدر الضوء للحصول على أفضل تصوير.
    2. بدء سجل درجة حرارة جديد مع فاصل زمني للمسح الضوئي 1 s.
    3. إذا تعلق، فصل صمام إبرة منفذ في المنفذ العلوي من خلية الضغط. إرفاق حقنة 1 مل إلى القنية وسحب في الحجم المطلوب من المياه deionized (~ 50-300 ميكرولتر).
      ملاحظة: في هذا البروتوكول، تم سحب 250 ميكرولتر من المياه المتأينة إلى الحقنة.
    4. أدخل القنية عبر المنفذ العلوي حتى يظهر الطرف في برنامج الكاميرا في وضع العرض المباشر. طرد قطرة السائل من الحقنة فوق الحرارية المركزية. إعادة ربط صمام الإبرة.
  3. ركز الكاميرا على القطيرات الموجودة في خلية الضغط. بدء التصوير الفاصل الزمني كل ~ 60 ق.
  4. افتح برنامج محول الضغط على الكمبيوتر المحمول وابدأ في جمع البيانات على المخطط وسجل البيانات على فاصل مسح ضوئي قدره 1 ثانية (نفس الفاصل الزمني لمسح درجة الحرارة). انتظر حتى تستقر درجة حرارة القطيرات بين 0-3 درجة مئوية.
  5. الضغط على خلية الضغط للضغط المطلوب.
    ملاحظة: دون نظارات السلامة قبل الضغط على الخلية.
    1. قم بتشغيل المضخة ووحدة التحكم. أغلق صمام مدخل مضخة الضغط.
    2. افتح صمام منفذ المضخة وصمامات خلية الضغط.
      ملاحظة: يجب أن يكون صمام مدخل خلية الضغط مفتوحا دائما.
    3. تاري ضغط المضخة عن طريق الضغط على الصفر على وحدة تحكم مضخة الضغط. حدد Pump A على وحدة تحكم مضخة الضغط لمراقبة الضغط.
    4. تأكد من أن مضخة الضغط فارغة إذا كان هناك سائل آخر غير غاز الميثان في المضخة. القيام بذلك عن طريق تعيين تدفق ماكس وتدفق كونست إلى 100 مل / دقيقة والضغط على تشغيل. اتركه يعمل حتى تصبح المضخة فارغة. أغلق صمام منفذ المضخة وافتح صمام مدخل المضخة.
    5. فتح اسطوانة الغاز وتعيين منظم اسطوانة الغاز إلى 1000 كيلو باسكال.
    6. اضغط على إعادة التعبئة على وحدة تحكم مضخة الضغط. عندما تكون المضخة ممتلئة وقريبة من 1000 كيلو باسكال، أغلق صمام مدخل المضخة واسطوانة الغاز.
    7. فتح قليلا (~ 1/16 " بدوره) صمام منفذ مضخة للخلية. مراقبة ضغط الخلية الضغط في برنامج محول الضغط كما قد ينخفض الضغط بسبب انخفاض درجة الحرارة نسبيا في خلية الضغط.
    8. تعيين أقصى تدفق إلى 10 مل / دقيقة: على وحدة تحكم مضخة الضغط، اضغط حدود; اضغط 3 لتدفق الحد الأقصى؛ اضغط 1 لتعيين أقصى تدفق؛ لكمة في 10؛ اضغط على Enter.
    9. تعيين أقصى ضغط إلى 5000 كيلو باسكال: على وحدة تحكم مضخة الضغط، اضغط حدود; اضغط 1; لكمة في 5000؛ اضغط على Enter.
    10. تعيين الضغط المستمر إلى 1000 كيلو باسكال: على وحدة تحكم مضخة الضغط، اضغط على Const Press; اضغط A; لكمة في 1000؛ اضغط على Enter. اضغط على تشغيل.
    11. عندما يتم الوصول إلى 1000 كيلو باسكال، اضغط على إيقاف على وحدة تحكم المضخة وإغلاق صمام منفذ المضخة. مراقبة الضغط في خلية الضغط لضمان عدم وجود تسرب. إذا انخفض الضغط، استخدم كاشف التسرب السائل للعثور على التسرب في الاتصالات وتشديد المكونات المتسربة بعناية.
    12. إذا كانت الخلية مستقرة، افتح منفذ المضخة وحدد صحافة Const إلى 2000 كيلو باسكال. اضغط على إيقاف ومراقبة. إذا مستقرة في 2000 كيلو باسكال، تعيين Const Press إلى 3000 كيلو باسكال. اضغط على إيقاف ومراقبة. إذا مستقرة في 3000 كيلو باسكال، تعيين Const Press إلى 4000 كيلو باسكال. اضغط على إيقاف ومراقبة. إذا مستقرة في 4000 كيلو باسكال، تعيين Const Press إلى 5000 كيلو باسكال. اضغط على إيقاف ومراقبة.
    13. إذا كان الضغط مستقرا، أغلق منفذ المضخة.
      ملاحظة: إذا نفدت وحدة تخزين المضخة، أغلق منفذ المضخة وافتح مدخل المضخة قليلا. فتح اسطوانة الغاز ببطء وتعيين منظم الغاز إلى 1000 كيلو باسكال. اضغط على إعادة التعبئة على وحدة تحكم المضخة. عند إعادة تعبئة المضخة، أغلق أسطوانة الغاز ومدخل المضخة. الضغط على المضخة لتتناسب مع ضغط خلية الضغط.
    14. انتظر ~ 12-24 ساعة للغاز لتتغلغل في قطرة.
  6. نواة قذيفة هيدرات باستخدام الجليد الجاف.
    1. قم بتبديل الفاصل الزمني لالتقاط الصور كل 2-5 ق.
    2. أضف الثلج الجاف إلى الجزء العلوي من الخلية حتى يتم رؤية قشرة هيدرات في الفاصل الزمني. إذا كان الثلج الجاف الشرائح، لصق الشريط حول الجزء العلوي من الخلية.
  7. مراقبة التقدم المحرز في تشكيل هيدرات الميثان من خلال الصور الفاصل الزمني ل ~ 2-6 ساعة.
  8. خفض الخلية إلى 2000 كيلو باسكال عن طريق فتح منفذ المضخة ووضع Const Press على 2000 كيلو باسكال. لاحظ عند حدوث ذوبان.
    ملاحظة: قد يحدث فقاعات في قطرة sessile بسبب هروب الغاز المذاب.
  9. بعد ~ 30 دقيقة، قمع خلية الضغط إلى 5000 كيلو باسكال لمراقبة تأثير الذاكرة. لاحظ عندما تبدأ قشرة هيدرات في الإصلاح. السماح للقشرة لتشكيل ~ 30 دقيقة إلى 2 ساعة.
  10. Depressurize الخلية عن طريق فتح منفذ مضخة ووضع الصحافة كونست إلى 0 كيلو باسكال. إذا كان هناك ضغط المتبقية في خلية الضغط، وفتح قليلا صمام أعلى خلية الضغط من قبل ~ 1/16 ".
  11. حفظ بيانات الضغط ودرجة الحرارة كملفات .csv.
  12. إزالة القطيرات عن طريق إزالة صمام الخلية الضغط العلوي كما كان من قبل واستخراج القطيرات مع أنبوب حقنة / cannula / IV. إذا كان هناك قلق بشأن التلوث بين التجارب، قم بإزالة نافذة الياقوت وتعقيم المرحلة واستبدال الشحوم الفراغية. استخدم كوب شفط لإزالة نافذة الياقوت بمجرد تسخين خلية الضغط إلى درجة حرارة الغرفة.

6. تحليل البيانات.

  1. افتح ملفات .csv درجة الحرارة والضغط.
  2. إنشاء جدول بيانات جديد. نسخ أعمدة الوقت والضغط من .csv الضغط والوقت ودرجة الحرارة من درجة الحرارة .csv ملف في جدول البيانات الجديد.
  3. جعل مؤامرة مبعثر مع مرور الوقت على محور س واثنين من محاور ص مع درجة الحرارة والضغط (الشكل التكميلي S2).
  4. جعل عمودين أكثر لمنحنى الاستقرار هيدرات. في العمود الأول، أدخل درجات الحرارة من 273.15 K إلى ~ 279.15 K على فترات 0.1 K. في العمود الثاني، احسب الضغط باستخدام الصيغة (1) من سلون وكوه13.
    P [kPa] = إكسب (أ + ب / ت [ك]) حيث = 38.98 وب = -8533.80 (1)
  5. جعل قطعة مبعثرة من حدود استقرار هيدرات، مع درجة الحرارة (K) على المحور س والضغط (كباسكال) على المحور ص. إضافة سلسلة ثانية على مؤامرة مبعثر مع درجة الحرارة التجريبية والضغط على محاور س و ص، على التوالي (الشكل 4).
  6. لاحظ على الرسوم البيانية حيث أصبحت قذيفة هيدرات مرئية، وفقا للتصوير الفاصل الزمني.

7. الحفاظ على المعدات.

  1. أعلى قبالة محلول خزان مع الإيثانول قبل كل تجربة لتحل محل الإيثانول المتبخر. استبدال تماما حل خزان شهريا.
  2. تغيير س الحلقات وغسالة المطاط كل 2 أشهر من الاستخدام المنتظم.
  3. استبدال اتصالات المنفذ في حالة حدوث تسرب مستمر غير ثابت عن طريق tightening.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مع هذه الطريقة، يمكن رصد قذيفة هيدرات الغاز على قطرة بصريا من خلال نافذة الياقوت من خلية الضغط وعبر درجة الحرارة ومحولات الضغط. لنوى قذيفة هيدرات بعد الضغط على 5 MPa، يمكن إضافة الجليد الجاف إلى الجزء العلوي من خلية الضغط للحث على صدمة حرارية لتحريك تبلور هيدرات سريعة. هناك فرق مورفولوجي واضح على تشكيل قشرة هيدرات الجليد الجاف القسري. انتقلت قطرة الماء من سطح أملس عاكس(الشكل 3A)إلى قشرة هيدرات معتمة ذات سطح متشعب قليلا(الشكل 3B). إضافة 100 ميكروغرام مل-1

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لقد طورنا طريقة لتشكيل قذائف هيدرات الميثان على قطرات الماء sessile بأمان وتبادل هذه الطريقة لآلة وتجميع خلية ضغط تصنيفها إلى 10 MPa ضغط العمل، فضلا عن أنظمة الضغط والتبريد. تم تجهيز خلية الضغط بمرحلة للقطرات التي تحتوي على زبال حرارية مضمنة ، ونافذة ياقوتية لتصور القطيرات ، ومحول ضغط مثبت في الجزء العلوي من الخلية. يتضمن نظام التبريد جلايكول الإيثيلين المبرد الذي يتم تداوله من خلال لفائف النحاس في خزان مع محلول الإيثانول بنسبة 50٪، حيث يتم وضع خلية الضغط. تضغط مضخة الضغط على الغاز من الأسطوانة إلى خلية الضغط. تتشكل قشرة...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لا توجد مصالح مالية متنافسة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ناسا Exobiology منحة 80NSSC19K0477 مولت هذا البحث. ونشكر ويليام وايت ونيكولاس إسبينوزا على المناقشات القيمة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
<قوي>كاميرا وكمبيوتر محمول< / قوي >
جسم الكاميرانيكونD7200الاسم في البروتوكول: الكاميرا
التحكم في الكاميرا برو 2 برنامجنيكونالاسم في البروتوكول: برنامج الكاميرا
كمبيوتر محمولHP Pavilionhp-pavilion-laptop-14-ce0068stيحتاج إلى جهاز كمبيوتر به مساحة تخزين كبيرة (~ 1 تيرابايت)
الاسم في البروتوكول: كمبيوتر محمول
عدسة التصوير الفوتوغرافي الماكرونيكونAF-S MICRO 105mm f / 2.8G IF-ED اسم العدسةفي البروتوكول: العدسة
< قوية>المواد الاستهلاكية
المياهالاسم في البروتوكول: DI الماء
الجاف الثلجVWR أو متجرالبقالة اشتر قبل التنوي مباشرة
الاسم في البروتوكول:
الإيثانولالثلج الجافالاسم في البروتوكول: الإيثانول
الإيثيلين جلايكولالاسم في البروتوكول: الإيثيلين جلايكول
< قوي > نظام التبريد < / قوي > 1
/2 بوصة OD × 3/8 بوصة معرف × 25 قدما أنابيب البولي إيثيلينإيفربيلتموديل # 301844لتدوير المبرد من المبرد إلى لفائف النحاس في حوض السمك
الاسم في البروتوكول: 3/8 " (القطر الداخلي) أنابيب بلاستيكية
تعميم مبردPolyscienceاسم في البروتوكول: مبرد
اقتصادي مرن من رغوة البولي إيثيلين العزل الأنابيبMcMaster-Carr4530K1623/4 "جدار سميك. 1/2" القطر الداخلي. قيمة R 3 ؛ 6 'long
الاسم في البروتوكول: عزل أنابيب الرغوة
الأنابيبأي أنبوب يناسب اتصال شركة الطيران في المختبر وطويل بما يكفي للسفر من اتصال الطيران إلى مقدمة حوض
السمكDATALOGGER
Armature Multiplexer Module ل 34970A /
34972A ، 20-Channel		Keysight Technologies34901Aالاسم في البروتوكول: برنامج مسجل البيانات متعدد القنوات
Benchvue أو BenchlinkBenchvue أو Benchlinkفي البروتوكول: برنامج محول درجة الحرارة
الحصول على البيانات / وحدة التبديل. GPIB ، RS232Keysight Technologies34970Aالاسم في البروتوكول: مسجل البيانات
واجهة USB / GPIBKeysight Technologies82357Bالاسم في البروتوكول: datalogger USB
datalogger متعدد القنوات
Schott Fostec -LLC 20510 Ace الألياف البصرية مصدر الضوءSchott FostecA205003115PS-12W-B20 115 V ~ AC 50/60Hz 5/4.5 W
الاسم في البروتوكول: مصدر الضوء دليل مصدر ضوء
Schott Fostec للوحدة - حزمة واحدةSchott FostecA08031.40الاسم في البروتوكول: كابل مصدر ضوء الألياف الضوئية
< قوي > غاز الميثان والمنظم < / قوي >
1/4 OD بوصة × 20 قدما ملف تبريد نحاسي ناعمEverbiltموديل # D 04020PSللضغط على مضخة ضغط ISCO. هناك حاجة إلى حزمة إضافية لتدوير سائل التبريد ، كما هو موضح أدناه.
الاسم في البروتوكول: ارتفاع الضغط 1/4 " منظم أسطوانة الميثان الأنابيب النحاسية
AirgasY11N114G350-AGالاسم في البروتوكول: منظم أسطوانة الميثان
اسطوانة غاز الميثانAirgasME UHP300الاسم في البروتوكول: اسطوانة غاز الميثان
< قوية > مضخة ضغط < / قوية >
1/4 بوصة & nbsp ؛ أنابيب مرنة ، ~ 3 قدم.قم بالاتصال بمدخل المضخة لاختبار التسرب
الاسم في البروتوكول: 1/4 "  أنبوب مرن
260D مضخة حقنة W / ControllerTeledyne Instruments Inc.67-1240-520الاسم في البروتوكول:
وحدة تحكم مضخة الضغط & ناقص ؛ إيثرنت / يو إس بيTeledyne Instruments Inc.62-1240-114قم بالشراء إذا كنت ترغب في تثبيت Labview على الكمبيوتر والتحكم في مضخة الضغط عن بعد. لم نفعل هذا.
الفولاذ المقاوم للصدأ 316 غير الملحومة ، 1/4 "OD ، 0.035" سمك الجدار ، 1 قدم طويل (x5)McMaster-Carr89785K824الاسم في البروتوكول: 1/4 "أنبوب
ناعم التجويف غير الملحوم 316 أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ، 1/8 "OD ، 0.02" سمك الجدار ، 1 قدم طويل (x4)McMaster-Carr89785K811الاسم في البروتوكول: 1/8 "الأنابيب
الفولاذ المقاوم للصدأ Swagelok أنبوب المناسب ، الحد من الاتحاد ، 1/4 بوصة. × 1/8 بوصة. أنبوب OD (x4)Swagelok  ؛ SS-400-6-2الاسم في البروتوكول: محول 1/8 "إلى 1/4" محول
<قوي > خلية ضغط < / قوي >
316 مجموعة صواميل وحلقة من الفولاذ المقاوم للصدأ (1 صامولة / 1 حلقة أمامية / 1 حلقة خلفية) ل 1/4 بوصة. تركيب الأنبوب (20)Swagelok  SS-400-NFSETتستخدم لتركيب التوصيلات عند الضرورة
الاسم في البروتوكول: مجموعة الطويق
316L الفولاذ المقاوم للصدأ الملتوي (FM) خرطوم ، 1/4 بوصة ، جديلة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ، 1/4 بوصة. محولات أنبوبية ، 60 بوصة. (1.5 م) الطولSwagelokSS-FM4TA4TA4-60يربط مضخة الضغط بخلية الضغط
الاسم في البروتوكول: 1/4 "خرطوم مرن من الفولاذ المقاوم للصدأ
ABAQUSABAQUS FEAالاسم في البروتوكول: برنامج محاكاة
غسالة توسيد مقاومة للتآكل لحجم المسمار 7/8 بوصة ، معرف 0.875 بوصة ، 2.25 بوصة OD ، عبوات من 10 (x1)McMaster-Carr90131A107الاسم في البروتوكول: غسالة مطاطية مقاس 2.25 بوصة
غسالة مانعة للتسرب مقاومة للتآكل ، قماش أراميد / مطاط Buna-N ، حجم المسمار 3/8 بوصة ، 0.625 بوصة OD ، عبوات من 10 (x1)McMaster-Carr93303A105تستخدم لمنفذ
لوح الأكريليك | أبيض 2447 / WRT31
مقنع ورقي مقذوف (شفاف 55٪ (0.118 × 12 × 12)		ACRW7EPSH البلاستيك بين الولاياتدائرة من الأكريليك لتناسب الغرفة الداخلية لخلية الضغط لتكون بمثابة خلفية للتصوير
الاسم في البروتوكول: قرص أكريليك
AutoCADAutoCADالاسم في البروتوكول: برنامج التصميم الهندسي
تركيب ConaxConax Technologies311401-011TG (PTM2 /) -24-A6-T ، اختياري 1/4 بوصة NPT
الاسم في البروتوكول: موصل ختم الضغط
الدقة بالضغط المملوء بالزيت
محولات الطاقة / أجهزة الإرسال للتطبيقات الصناعية العامة
(x2)		Omega Engineering، Inc.PX409-3.5KGUSBHشراء اثنين بحيث يكون هناك نسخة احتياطية.
الاسم في البروتوكول: محول الضغط
غرفة الضغط العالي   PARTSWither Tool ، Die and Manufacturing CompanyMachining لأجزاء خلايا الضغط كما هو موضح في رسومات CAD (الشكل S1)
الاسم في البروتوكول: الجزء B = غسالة الفولاذ المقاوم
القوة 316 برغي رأس مقبس من الفولاذ المقاوم للصدأ ، خيط M5 × 0.80 مم ، طول 14 مم (x20)McMaster-Carr90037A119تستخدم لمنفذ الإضاءة
316 برغي رأس مقبس من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة ، خيط M8 × 1.25 مم ، طول 25 مم (x20)McMaster-Carr90037A133الاسم في البروتوكول: مسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ M8
حلقة صلبة مقاومة للزيت Buna-N ، عرض كسور 3/32 ، رقم اندفاعة 120 ، عبوات من 50 (x1)McMaster-Carr5308T178الاسم في البروتوكول: حلقة O
الدائرية الصلبة المقاومة للزيت Buna-N ، عرض كسور 3/32 ، رقم الشرطة 128 ، عبوات من 50 (x1)McMaster-Carr5308T186الاسم في البروتوكول: 1.5 "o-ring
Omega Inc. برنامج محول الضغطOmega Engineering، Inc.الاسم في البروتوكول: برنامج محول الضغط
McMaster-Carr8571K31مدرج في رسومات CAD لمنفذ الإضاءة ، الشكل S1 الجزء E
نوافذ الياقوت (x3)Guild Optical Associates، Inc.نافذة الياقوت البصرية الصف ، C-Plane
القطر: 1.811 "±. 005 "
السماكة: .590 " ±. 005 "
جودة السطح: 60/40
حواف الأرض والسلامة مشطوفة		اشتر ثلاثة حتى يكون هناك نسختان احتياطيتان.
الاسم في البروتوكول: نافذة الياقوت
سلك مزدوج حراري صلب FEP العزل والسترة ، النوع K ، مقياس 24 ، 50 قدما الطول (x1)McMaster-Carr3870K32الاسم في البروتوكول: مزدوجات حرارية
الفولاذ المقاوم للصدأ لا يتجزأ غطاء محرك السيارة صمام إبرة ، 0.37 السيرة الذاتية ، 1/4 بوصة. تركيب أنبوب Swagelok ، تنظيم الجذعية (x4)Swagelok  ؛ سيتم استخدام SS-1RS4Two لمضخة الضغط أيضا.
الاسم في البروتوكول: 1/4 "صمامات إبرة
تركيب أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ، عرافة الحلمة ، 1/4 بوصة. ذكر معاهدة عدم انتشار الأسلحة النووية (x2)Swagelok  SS-4-HNتستخدم لمنفذ الإضاءة
الفولاذ المقاوم للصدأ Swagelok أنبوب المناسب ، الإناث فرع المحملة ، 1/4 بوصة. أنبوب OD × 1/4 بوصة. أنبوب OD × 1/4 بوصة. أنثى معاهدة عدم انتشار الأسلحة النووية (x2)Swagelok  SS-400-3-4TTFتستخدم مع محول الضغط
الاسم في البروتوكول: تركيب أنبوب فرع
من الفولاذ المقاوم للصدأ Swagelok ، موصل ذكر ، 1/4 بوصة. أنبوب OD × 1/4 بوصة. ذكر معاهدة عدم انتشار الأسلحة النووية (x4)Swagelok  SS-400-1-4يستخدم في المنفذ العلوي والمنفذ الجانبي المؤدي إلى صمامات الإبرة
الاسم في البروتوكول: مسامير NPT
الفولاذ المقاوم للصدأ Swagelok أنبوب المناسب ، موصل المنفذ ، 1/4 بوصة. أنبوب OD (x8)Swagelok  ؛ SS-401-PCاستخدم كوصلات أنبوبية بين NTP ووصلات الصمامات
الاسم في البروتوكول: تركيب موصل المنفذ
< قوي > TANK < / قوي >
1/4 OD بوصة × 20 قدما ملف تبريد ناعم من النحاسEverbiltModel # D 04020PSلتعميم سائل التبريد
الاسم في البروتوكول: 1/4 "أنبوب نحاسي
10 جالون حوض أسماكTetraالاسم في البروتوكول: خزان سعة 10 جالون
2 أونصة. WaterweldJ-B WeldModel # 8277الاسم في البروتوكول: مانع التسرب تحت الماء
3 بوصة × 25 قدما المدعومة بالألياف الزجاجية المدعومة بالألياف الزجاجية العزلFrost KingModel # SP42X / 16للالتفاف حول حوض السمك
الاسم في البروتوكول: الألياف الزجاجية المبطنة بالرقائق
3/8 7/8 بوصة. مشبك خرطوم الفولاذ المقاوم للصدأ (10 عبوات)نموذج Everbilt# 670655Eالاسم في البروتوكول: مشابك خرطوم محرك دودة
الستايروفومالاسم في البروتوكول: مادة
عازلة <قوية > أدوات < / قوية >
1-1 / 8 بوصة. قطع أنبوب تصعيدأجشموديل # 86-036-0111
1/2 بوصة إلى 1 بوصة. قاطع الأنابيبأبولوموديل # 69PTKC001
ربط قابل للتعديل (x2)نموذج أساسي فولاذي# 31899تحتاج إلى مفتاحين مع فك لا يقل عن 1 "
مجموعة مفتاح ألينهوم
الشريطاللاصق الاسم في البروتوكول: شريط لاصق
أنابيب مرنة ، مثل خط IV ، لتناسب نهاية مسبار Grainger (القنية)الاسم في البروتوكول: IV أنبوب
Grainger 18 مقياس مسبارGraingerلإدخال قطرة
الاسم في البروتوكول: قنية
عالية الفراغ الشحومDow corningتنطبق على الحلقات قبل إدخال نافذة الياقوت
الاسم في البروتوكول: فراغ الشحوم
كلاين أدوات المهنية 90 درجة 4 في 1 أنبوب بندرأدوات كلايننموذج # 89030الاسم في البروتوكول: أنبوب بندر
سائل سنوب كاشف التسربSwagelokMS-SNOOP-8OZللكشف عن التسريبات عند الضغط عند الميثان
الاسم في البروتوكول: كاشف تسرب السائل
كوب الشفطهوم ديبوتلإزالة نافذة الياقوت الضيقة
الاسم في البروتوكول: كوب شفط
الشريطالاسم في البروتوكول: شريط سباك
Temflex 3/4 بوصة × 60 قدم 1700 شريط كهربائي أسود3Mنموذج # 1700-1PK-BB40الاسم في البروتوكول: شريط كهربائي
منزوعة الأيونات تستخدم البلاستيكية الاسم أنابيب مضفر الإضاءة آلة عالي للصدأ عالية قرص البولي كربونات مفتاح ديبوت تفلون

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bohrmann, G., Torres, M. E. Gas hydrates in marine sediments. Marine Geochemistry. Schulz, H. D., Zabel, M. , Springer. Heidelberg, Germany. 481-512 (2006).
  2. Ruppel, C. D., Kessler, J. D. The interaction of climate change and methane hydrates. Reviews of Geophysics. 55 (1), 126-168 (2017).
  3. Hammerschmidt, E. G. Formation of gas hydrates in natural gas transmission lines. Industrial and Engineering Chemistry. 26, 851-855 (1934).
  4. Ke, W., Kelland, M. A. Kinetic hydrate inhibitor studies for gas hydrate systems: a review of experimental equipment and test methods. Energy & Fuels. 30 (12), 10015-10028 (2016).
  5. Kelland, M. A. A review of kinetic hydrate inhibitors from an environmental perspective. Energy & Fuels. 32 (12), 12001-12012 (2018).
  6. Walker, V. K., et al. Antifreeze proteins as gas hydrate inhibitors. Canadian Journal of Chemistry. 93 (8), 839-849 (2015).
  7. Bruusgaard, H., Lessard, L. D., Servio, P. Morphology study of structure I methane hydrate formation and decomposition of water droplets in the presence of biological and polymeric kinetic inhibitors. Crystal Growth & Design. 9 (7), 3014-3023 (2009).
  8. Jung, J. W., Espinoza, D. N., Santamarina, J. C. Properties and phenomena relevant to CH4-CO2 replacement in hydrate-bearing sediments. Journal of Geophysical Research. 115 (10102), 1-16 (2010).
  9. Chen, X., Espinoza, D. N. Ostwald ripening changes the pore habit and spatial variability of clathrate hydrate. Fuel. 214, 614-622 (2018).
  10. DuQuesnay, J. R., Diaz Posada, M. C., Beltran, J. G. Novel gas hydrate reactor design: 3-in-1 assessment of phase equilibria, morphology and kinetics. Fluid Phase Equilibria. 413, 148-157 (2016).
  11. Udegbunam, L. U., DuQuesnay, J. R., Osorio, L., Walker, V. K., Beltran, J. G. Phase equilibria, kinetics and morphology of methane hydrate inhibited by antifreeze proteins: application of a novel 3-in-1 method. The Journal of Chemical Thermodynamics. 117, 155-163 (2018).
  12. Espinoza, D. N., Santamarina, J. C. Water-CO2-mineral systems: Interfacial tension, contact angle, and diffusion - Implications to CO2 geological storage. Water Resources Research. 46 (7537), 1-10 (2010).
  13. Sloan, E. D., Koh, C. A. Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd edn. , CRC Press. (2007).
  14. Makogon, I. F. Hydrates of natural gas. , PennWell Books. Tulsa, Oklahoma, USA. 125(1981).
  15. Johnson, A. M., et al. Mainly on the plane: deep subsurface bacterial proteins bind and alter clathrate structure. Crystal Growth & Design. 20 (10), 6290-6295 (2020).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة