بروتوكول لقياس الخصائص الحرارية من فائق التبريد الاصطناعية الرمال والغاز والمياه، هيدرات الميثان عينة

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحديد الخصائص الحرارية لعينة تتكون من الرمل والماء وغاز الميثان وهيدرات الميثان. يمكن أن يساعد هذا الدرس في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال تكنولوجيا إنتاج الغاز مثل محاكاة إنتاج الغاز وهيدرات الميثان الطبيعية. للبدء ، ضع وعاء الضغط العالي على الطاولة الاهتزازية.

صب 1.5 لتر من الماء النقي في زجاجة ماء و 4،000 جرام من رمل السيليكا في زجاجة رملية. قم بوزن كتل الرمل والماء بدقة في الزجاجات الخاصة بها. ثم صب 1 لتر من الماء النقي في وعاء الضغط العالي بحجم داخلي يبلغ 2 ، 110 سم مكعب من زجاجة ماء حتى يملأ الماء نصف الوعاء الداخلي.

قم بتشغيل الطاولة الاهتزازية لاهتزاز الوعاء بأكمله. اضبط معدل الاهتزاز على 50 هرتز ومصدر الطاقة على 220 واط. قم بإزالة الهواء المتبقي في خط التصريف والفلتر المعدني المركزي في قاع الوعاء عن طريق اهتزاز الوعاء.

صب 3،300 جرام من رمل السيليكا من زجاجة رملية في الوعاء بمعدل ثابت يبلغ حوالي جرام واحد في الثانية باستخدام قمع مثبت بالقرب من سطح الماء بينما يتم اهتزاز الوعاء بأكمله لضمان تعبئة موحدة. أوقف الاهتزاز عندما يصل الماء إلى حافة الوعاء. ضع حلقة كجدار مؤقت على حافة الوعاء لمنع انسكاب الماء.

اهتز الوعاء مرة أخرى كما كان من قبل ، وعندما يصل الرمل إلى حافة الوعاء ، قم بإيقاف تشغيل الاهتزاز. قم بإزالة الماء الزائد باستخدام خط التصريف واسكبه مرة أخرى في زجاجة الماء. قم بإزالة الجدار المؤقت.

قم بتعبئة الرمل عن طريق اهتزاز الوعاء مرة أو مرتين عند 50 هرتز و 300 واط في الثانية وأضف المزيد من الرمل إذا لزم الأمر. قم بوزن كتلة الرمل والماء في الزجاجات الخاصة بهما. بعد ذلك ، احسب كتل الرمل والماء في الوعاء من اختلافات الكتلة في زجاجات الرمل والمياه.

في هذه التجربة ، كانت كتلة الرمل في الوعاء 3،385 جراما ، وكانت كتلة الماء في الوعاء 823.6 جراما. يشار إلى كتلة الماء في الوعاء ب w الإجمالي. قم بتغطية وعاء الضغط العالي بغطاء من الفولاذ المقاوم للصدأ وشد مسامير الأزواج المتقابلة قطريا بالتسلسل.

انقل وعاء الضغط العالي من الطاولة الاهتزازية إلى الطاولة المخصصة للتجربة. قم بتغطية وعاء الضغط العالي بعازل حراري للتحكم في درجة الحرارة. ثم قم بتوصيل خطوط أنابيب الضغط العالي وخطوط تدفق مياه التبريد بوعاء الضغط العالي.

افتح صمامات خطوط أنابيب الغاز المدخلة والمخرجة. قم بتهوية 10 لترات من الميثان بمعدل 800 مل في الدقيقة حتى لا يتم تصريف الماء الزائد في المصيدة تحت الضغط الجوي. يتم منع تصريف الرمل بواسطة مرشح معدني مركزي مثبت في قاع الوعاء.

يبقى الماء المتبقي على سطح الرمال لأن رمل السيليكا المحب للماء يمتص جزيئات الماء. قم بوزن كتلة الماء في المصيدة مع المصيدة لتحديد حجم الغاز في الوعاء. تحديد كتلة الماء المتبقي ، w resi.

في هذه الحالة ، يكون w resi 360.6 جراما و w trap هو 463 جراما. بعد إغلاق صمام خط الغاز الناتج ، قم بحقن الميثان لزيادة ضغط صب الميثان في الوعاء إلى حوالي 12.1 ميجا باسكال في درجة حرارة الغرفة. ثم أغلق صمام خط غاز الإدخال.

ابدأ في تسجيل الضغط ودرجة الحرارة في الوعاء أثناء التجربة باستخدام مسجل البيانات. قم بتشغيل المبرد لتبريد الوعاء من درجة حرارة الغرفة إلى 2.0 درجة مئوية عن طريق تدوير المبرد. دع المبرد يدور من المبرد إلى قاع الوعاء ، ومن هناك إلى غطاء الوعاء وأخيرا العودة إلى المبرد.

قم بإعداد معلمات القياس باستخدام مصدر المستوى العابر ، أو TPS ، برنامج المحلل وحساب درجة التبريد الفائق كما هو محدد في بروتوكول النص. تتمثل الخطوة الأكثر أهمية في إجراء قياس ثابت بالسونار عن طريق الحفاظ على زيادة درجة الحرارة على المبرد الفائق لمستشعر TPS. قم بقياس التوصيل الحراري والانتشار الحراري والحرارة النوعية الحجمية في نفس الوقت باستخدام محلل TPS بعد أن تكون درجة التبريد الفائق أكبر من درجتين مئويتين.

بعد كل قياس ، قم بتبديل الكابلات يدويا بين مجسات TPS والمحلل أثناء التجربة. اجمع البيانات كل ثلاث إلى خمس دقائق. كرر القياسات حتى تصل درجة التبريد الفائق إلى درجتين مئويتين مرة أخرى.

في هذه التجربة ، تزداد درجة التبريد الفائق في البداية بمرور الوقت. بعد أن تصل درجة التبريد الفائق إلى القيمة القصوى ، تنخفض تدريجيا إلى صفر درجة مئوية لأن الضغط يتناقص مع تكوين MH. يظهر هنا ملف تعريف درجة الحرارة الذي لا يتأثر بذوبان هيدرات الميثان ، وملف تعريف درجة الحرارة المتأثر بالذوبان. لاحظ أنه لا يمكن تحليل هذا الملف الشخصي بواسطة تقنية TPS لأن معادلات التحليل تفترض ظروف عينة مستقرة.

يتم عرض الضغط ودرجة الحرارة ودرجة التبريد الفائق في الوعاء كدالة للوقت. نواة MH بعد أن يصل النظام إلى توازن الضغط ودرجة الحرارة. يظهر هنا تشبع الرواسب ب MH والماء وغاز الميثان كدالة للوقت.

يتم حساب درجة التشبع باستخدام معادلة حالة الغاز. يظهر هنا مثال على قياسات الثوابت الحرارية. تشير الأسهم ذات الرأسين إلى نطاق البيانات المستخدم في التحليل.

التحليل 1 هو مثال على نطاق غير مناسب ، والتحليل 2 هو مثال على النطاق المناسب. يتم عرض نتائج تحليل انعكاس TPS من كل نطاق هنا. يظهر انحراف بيانات درجة الحرارة عن منحنى الملاءمة الخطية.

إذا تم تحديد نطاق التحليل المناسب ، تصبح درجة حرارة الفرق صغيرة وثابتة تقريبا. أخيرا ، يتم عرض الموصلية الحرارية كدالة للوقت ، والحرارة النوعية كدالة للوقت ، والانتشار الحراري كدالة للوقت.