Name: 과냉각 합성 모래 - 물 - 가스 메탄 하이드레이트 샘플의 열적 특성을 측정하기위한 프로토콜 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: 배우세요 과냉각 합성 모래-물-메탄 하이드레이트 샘플의 열적 특성 측정 프로토콜입니다. 고압 용기와 TPS 분석기를 활용하여 가스 생산 기술 시뮬레이션에 필수적인 데이터를 획득하는 방법을 익힐 수 있습니다.

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본 연구는 재정적으로 일본의 메탄 하이드레이트 자원에 대한 MH21 연구 컨소시엄 경제, 무역, 산업 자원부에 의해 국립 메탄 하이드레이트 착취 프로그램에 의해 지원되었다. 저자는 실험과의 지원 T. 마에 카와와 S. 고토에게 감사의 말씀을 전합니다. . (무라오카, M., 스 스키, N., 야마구치, H., 츠지, T., 야마모토, Y., 에너지 연료, 29 (3), 2015 년 1,345에서 1,351 사이, 2015, DOI의 허가 재판 그림 : 10.1021 / ef502350n). 저작권 (2015) 미국 화학 학회.

참고 :이 연구는 고압의 가연성 메탄 가스와 대형 고압 용기를 사용하는 모든 관련 물질 안전 보건 자료를 참조하십시오. 헬멧, 보호 안경, 안전 장화를 착용 할 것. 온도 제어 시스템이 정지하는 경우, 용기 내의 압력 MH 해리 증가한다. 사고를 방지하기 위해, 안전 밸브 시스템의 사용을 강력하게 자동으로 대기로 메탄 가스를 방출 할 것을 권장한다. 안전 밸브 시스템은 전력 공급없이 작동 할 수있다. 모래 물 메탄 가스 샘플 9 1. 준비 <ol><li> 진동 테이블에 고압 용기를 배치했다. </li><li> 모래 병에 물 병 4,000g 실리카 모래에 순수한 물 1.5 L를 따르십시오. 정확하게 각각 모래와 물 병에 모래와 물의 질량을 단다. </li><li> 물병에서 2,110cm (3)의 내부 체적과 고압 용기에 순수한 물 1 L을 붓고물은 반 내부 용기를 채울 때까지. </li><li> 전체 선박 진동 진동 테이블 켭니다. 진동 속도를 각각 50 Hz에서 220 W, 전원 공급 장치를 설정한다. 단계 150의 완료까지 진동을 적용한다. 용기를 진동에 의해 용기의 바닥에 드레인 라인 소결 금속 필터의 잔여 공기를 제거한다. </li><li> 약 1g 초의 일정한 속도 -1 용기 전체가 균일 한 포장을 위해 진동하면서 수면 근처에 유지 된 깔때기를 사용시 상기 용기에 모래 병 3,300g 규사를 붓는다. </li><li> 물이 용기의 가장자리에 도달 할 때 진동을 멈춘다. </li><li> 유출 물을 방지하기 위해 용기의 가장자리에 임시 벽으로 반지를 놓습니다. </li><li> 50 Hz에서 220 W. 다시 용기를 진동 </li><li> 모래가 용기 (높이 140mm)의 가장자리에 도달하면 진동을 끄십시오. </li><li> 제를 사용하여 임시 벽 과잉 공극 물을 제거전자 배수관. 물 병에 초과 기공 물 등을 붓고. </li><li> 50 Hz에서 1 초 동안 300 W에 한 번 또는 두 번 용기를 진동에 의해 모래를 포장하고 필요한 경우 더 많은 모래를 추가합니다. </li><li> 모래와 물 병에 모래와 물의 질량을 단다. 모래와 물 병의 질량 차이의 용기에 모래와 물 질량을 계산합니다. 이 실험에서는, 용기 내의 모래와 물의 질량은 각각 3,385g 및 823.6 g이었다. 용기 내의 물의 총 질량을 w로 표시된다. </li><li> 스테인리스 뚜껑 고압 용기를 덮고 시퀀스 대각선 대향 쌍 볼트를 조인다. </li><li> 실험을위한 테이블에 진동 테이블로부터 고압 용기를 이동. </li><li> 온도를 제어하기위한 단열재로 고압 용기 커버. </li><li> 고압 용기에 고압 배관과 냉각수 흐름 선을 연결한다. </li&gt; <li> 입력 및 출력 가스 파이프 라인의 밸브를 엽니 다. 대기압 하에서 함정에 어떤 여분의 물 방전 될 때까지 분 -1 800 ML의 속도로 10 L 메탄을 환기. 모래 방전 용기의 바닥에 고정 된 소결 금속 필터에 의해 방지된다. 친수성 실리카 모래, 물 분자를 흡수하기 때문에, 잔류 물을 모래 표면에 남아있다. </li><li> 용기 내의 가스 부피를 결정하는 트랩 승 트랩 물의 질량을 단다. 총 승 입술 = w 수학 식을 이용하여 용기 내의 잔류 물 w 입술의 질량을 결정 - 트랩 승. 이 경우, w 입술과 w 트랩은 각각 360.6 g 및 463.0 g이었다. </li><li> V 모래가 t의 볼륨 모래 V / V 셀 - 화학식 Ѱ = 1을 사용하여 샘플의 다공성을 결정모래 밀도 (즉, ρ들 2,630kg의 분 -3 =) 및 V 셀 모래 질량의 비에 의해 결정된 그 모래 용기의 내부 체적이다. 샘플의 다공성 Ѱ는 0.39이었다. </li><li> 출력 가스 라인의 밸브를 닫는다. 실온 (즉, 31.6 ° C)에서 약 12.1 MPa의 용기로 메탄의 공극의 압력을 높이기 위해 메탄을 주입한다. </li><li> 입력 가스 라인의 밸브를 닫는다. </li><li> 데이터 로거를 사용하여 실험 기간 동안 용기 내의 압력 및 온도를 기록하기 시작한다. 데이터 샘플링 간격은 5 초이다. 전체 실험 시간은 약 3000 분이다. </li></ol> 2. MH 합성 및 과냉각 샘플 (9)의 열적 특성 &#39;측정 <ol><li> 냉각수를 순환시켜 2.0 ° C 실온에서 용기를 냉각하기위한 냉각 장치의 전원을 켭니다. 냉각기의 t에서 냉각수 순환하자거기에서 최종적으로 다시 냉각로 용기의 뚜껑과 용기의 하단 오. 용기 내의 온도 변화율은 약 0.001 ° C 초 -1였다. </li><li> 역방향 채널 분석 소프트웨어를 사용하여 측정 된 파라미터를 설정한다. 디자인 # 7577을 센서로 센서 유형을 설정합니다. 출력 전력 (W) 0 초 내지 5 mW의 상기 측정 시간 30을 설정한다. 센서 유형 또는 샘플 조건이 변경 될 경우 해당 매개 변수를 변경해야합니다. 1.5 ° C에 1 ° C에서 온도를 높이기 위해 매개 변수를 설정합니다. </li><li> 다음 식에 과냉각, ΔT 한모금의 정도를 계산한다 : ΔT 한모금 = T 이퀄라이저 (P) - T. (삼) T의 당량 (P)은 압력 (P)의 함수로서 MH의 평형 온도이고 T의 당량 (P)를 CSMGem 소프트웨어 (1)을 사용하여 계산됩니다.0, P 및 T는 각각 압력 및 온도 게이지를 사용하여 측정 용기 내의 압력 및 온도이다. </li><li> 동시에 ΔT의 SUP 초과 35 ° C의 후에 TPS 분석기를 사용하여 열전도율, 열 확산율 및 비열 체적을 측정한다. </li><li> 각 측정 후의 열 특성 분석 장치에 접속 된 TPS 프로브 스위치. 실험 9시 TPS 프로브 및 수동 분석기 사이의 케이블을 전환합니다. 결선도는도 9를 참조 S2에 나타낸다. 각 센서의 스위칭 시퀀스는 아니된다. 6 → 2 → 7 → 5 → 1 → 9 → 4 → 3 → 8 → 6 .... 시퀀스는 측정에 영향을 미치는 잔열을 방지하기 위해 가능한 한 설정 센서 사이의 거리에 기초한다. 데이터마다 3-5 분을 수집합니다. </li><li> # &amp;까지 측정을 반복(916), T 한모금 2 ° 다시 (C)에 도달한다. 이 실험에서, Δ T의 SUP는 초기 시간에 따라 증가한다. ΔT의 SUP가 최대 값에 도달 한 후, 압력 MH의 형성과 함께 감소하기 때문에, ΔT의 SUP 서서히 0 ℃로 감소한다. ΔT 한모금은 식 (3)을 사용하여 TPS 측정 이전보다 2 ° C인지 확인합니다. </li><li> 온도 프로파일은 MH 용해에 의해 영향을받지되어 있는지 확인합니다. MH가 측정 중에 녹아 경우 MH의 용융 흡열 반응이기 때문에, 온도가 증가하지 않습니다. 측정시 온도 프로파일을 확인하고 결과 섹션에 설명되어 있습니다. </li><li> 역방향 채널 기술을 사용하여 모든 온도 프로파일 데이터에 대해 열 특성 &#39;분석을 수행한다. </li></ol> 샘플 9,11의 채도 변경 3. 계산 노트 :시간 t의 함수로서 샘플 MH, 물에 대한 포화 가스의 정도는 가스의 상태 방정식을 이용하여 계산된다. 사용되는 계산 내용 및 방정식 이전 11 설명되어 있습니다. <ol><li> 시간 t에서의 메탄 가스 체적 V 가스, t를 계산 <img alt="식 (4)" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq4.jpg" /> Q는 용기 내의 가스의 초기 부피이고, V MH, t - 1 시간 t에 MH의 체적은 - 1 및 R Vhw 물과 수소의 부피비이다. <img alt="식 (5)" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq5.jpg" /> 식 (5), n은 MH의 수화 번호 (~ 6), ρ MH이며, ρ 물 각각 MH와 물,의 밀도에 대응하고, w MH 및 w ​​물은 수소와 물, R의 분자량을 나타낸다espectively. </li><li> t에서 형성되는 금액 ΔM의 t을 (몰) MH의 계산 1 - t에 <img alt="식 (6)" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq6.jpg" /> R은 기체 상수이고, P는 메탄 가스의 압력이고, Z의 t는 (T 가스, t는 P 가스, t)는 시간 t에서의 메탄의 압축 계수이다. Z의 t (12, 13)을 계산하기 위해, 리와 케슬러에 의해 수정 된 우리 (9)와 사카모토 등. (11)는 베네딕토 - 웹의-루빈 (BWR) 식을 사용하고 있습니다. 이 계산을 위해, 식 (3-7.1) - 참조 13 7 - (3-7.4)에 BWR 식 (13)와 리 - 케슬러 상수를 표 3에 사용된다. </li><li> 볼륨 변화 Δ V MH를 계산 <sut에서 MH의 B&gt; t 1 - t에 <img alt="식 (7)" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq7.jpg" /> 위치는 P의 101325 파의 기준 압력이며, T s는 273.15 K의 기준 온도이고, Z (S)은 P (S)에서 압축 계수이고, T S (Z S ~ 1) V CH4는에서 메탄 가스 볼륨의 비율 MH의 단위 체적 [Nm의 3m -3]. 165.99의 V CH4 값 [Nm의 3m를 -3]를 사용하세요. </li><li> 시간 t에서의 MH T, 체적 V를 계산 MH <img alt="식 (8)" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq8.jpg" /></li><li> 시간 t에서의 압력 용기 내의 물 V 물의 양, t를 계산 <img alt="식 (9)" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq9.jpg" /&gt; 여기서 V 물 1 물의 초기 볼륨이다. </li><li> 식을 사용하여 계산을 반복합니다. 시간 t에서 4-9 = 2, 3, ..., 물, 메탄, 및 MH (11)의 채도 변화를 결정한다. 초기 조건은 t = 1, 즉 V 가스, Q = 1이다. 시간 t에서 P와 T는 데이터 로그 (9)에서 가져옵니다. 계산 결과는 다음 절에 나와 있습니다. </li></ol>

<ol><li>Sloan, E. D., Koh, C. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSloan%2C+ED+%22Clathrate+Hydrates+of+Natural+Gases%2C+3rd+ed%22">Clathrate Hydrates of Natural Gases, 3rd ed</a>. , 3rd ed, CRC Press. Boca Raton, FL. (2007).</li>
<li>Hatzikiriakos, S. G., Englezos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+global+warming+and+methane+gas+hydrates+in+the+earth%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">The relationship between global warming and methane gas hydrates in the earth.</a> Chem. Eng. Sci. 48 (23), 3963-3969 (1993).</li>
<li>Yamamoto, K. Overview and introduction: pressure core-sampling and analyses in the 2012-2013 MH21 offshore test of gas production from methane hydrates in the eastern Nankai Trough. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aYamamoto%2C+K+%22Mar.+Petrol.+Geol%22">Mar. Petrol. Geol</a>. 66 (Pt 2), 296(2015).</li>
<li>Fujii, T., et al. Geological setting and characterization of a methane hydrate reservoir distributed at the first offshore production test site on the Daini-Atsumi Knoll in the eastern Nankai Trough, Japan. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFujii%2C+T+%22Mar.+Petrol.+Geol%22">Mar. Petrol. Geol</a>. 66 (Pt 2), 310(2015).</li>
<li>Mao, W. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+clusters+in+clathrate+hydrate%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Hydrogen clusters in clathrate hydrate.</a> Science. 297 (5590), 2247-2249 (2002).</li>
<li>Lee, S., Liang, L., Riestenberg, D., West, O. R., Tsouris, C., Adams, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CO2+hydrate+composite+for+ocean+carbon+sequestration%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">CO2 hydrate composite for ocean carbon sequestration.</a> Environ. Sci. Technol. 37 (16), 3701-3708 (2003).</li>
<li>Muromachi, S., Ohmura, R., Takeya, S., Mori, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clathrate+Hydrates+for+Ozone+Preservation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Clathrate Hydrates for Ozone Preservation.</a> J. Phys. Chem. B. 114, 11430-11435 (2010).</li>
<li>Waite, W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+properties+of+hydrate-bearing+sediments%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Geophys%22%5BJournal%5D)">Physical properties of hydrate-bearing sediments.</a> Rev. Geophys. 47 (4), (2009).</li>
<li>Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+properties+of+a+supercooled+synthetic+sand-water-gas-methane+hydrate+sample%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Fuels%22%5BJournal%5D)">Thermal properties of a supercooled synthetic sand-water-gas-methane hydrate sample.</a> Energy Fuels. 29 (3), 1345-1351 (2015).</li>
<li>Gustafsson, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+plane+source+techniques+for+thermal+conductivity+and+thermal+diffusivity+measurements+of+solid+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Transient plane source techniques for thermal conductivity and thermal diffusivity measurements of solid materials.</a> Rev. Sci. Instrum. 62 (3), 797-804 (1991).</li>
<li>Sakamoto, Y., Haneda, H., Kawamura, T., Aoki, K., Komai, T., Yamaguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+Study+on+a+New+Enhanced+Gas+Recovery+Method+by+Nitrogen+Injection+from+a+Methane+Hydrate+Reservoir%5BTitle%5D)+AND+%22J.+MMIJ%22%5BJournal%5D)">Experimental Study on a New Enhanced Gas Recovery Method by Nitrogen Injection from a Methane Hydrate Reservoir.</a> J. MMIJ. 123 (8), 386-393 (2007).</li>
<li>Lee, B. I., Kesler, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+generalized+thermodynamic+correlation+based+on+three-parameter+corresponding+states%5BTitle%5D)+AND+%22AIChE+J%22%5BJournal%5D)">A generalized thermodynamic correlation based on three-parameter corresponding states.</a> AIChE J. 21 (3), 510-527 (1975).</li>
<li>Reid, R. C., Prausnitz, J. M., Poling, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chapter+3%2C+Unit+3%2C+7%5BTitle%5D)+AND+%22The+properties+of+gases+and+liquids%22%5BJournal%5D)">Chapter 3, Unit 3, 7.</a> The properties of gases and liquids. , 4th ed, 47-49 (1987).</li>
<li>Anderson, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enthalpy+of+dissociation+and+hydration+number+of+methane+hydrate+from+the+Clapeyron+equation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Thermodyn%22%5BJournal%5D)">Enthalpy of dissociation and hydration number of methane hydrate from the Clapeyron equation.</a> J. Chem. Thermodyn. 36 (12), 1119-1127 (2004).</li>
<li>Waite, W. F., deMartin, B. J., Kirby, S. H., Pinkston, J., Ruppel, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+conductivity+measurements+in+porous+mixtures+of+methane+hydrate+and+quartz+sand%5BTitle%5D)+AND+%22Geophys.+Res.+Lett%22%5BJournal%5D)">Thermal conductivity measurements in porous mixtures of methane hydrate and quartz sand.</a> Geophys. Res. Lett. 29 (24), 82-1-82-4 (2002).</li>
<li>Kumar, P., Turner, D., Sloan, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+diffusivity+measurements+of+porous+methane+hydrate+and+hydrate-sediment+mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Geophys.+Res%22%5BJournal%5D)">Thermal diffusivity measurements of porous methane hydrate and hydrate-sediment mixtures.</a> J. Geophys. Res. 109 (B1), (2004).</li>
<li>Huang, D., Fan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+and+modeling+thermal+conductivity+of+gas+hydrate-bearing+sand%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Geophys.+Res%22%5BJournal%5D)">Measuring and modeling thermal conductivity of gas hydrate-bearing sand.</a> J. Geophys. Res. 110 (B1), (2005).</li>
</ol>

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측정에 MH의 형성 가열의 효과는 추정되었다. 도 3b 및 형성 H = 52.9 킬로 몰 -1 MH 14의 엔탈피 같이 MH의 형성은 열 S (H)의 변화율의 생성물로부터 추정되었다. 결과적으로, 최고 온도 변화는 0.00081 ° C 초 -1였다. 이 5 초의 시간 간격 동안 1 ° C와 150 ° C 사이의 TPS 센서의 온도 증가를 ΔT C보다 훨씬 낮았다. 자세한 추정 및 논의는 절에 설명되어 있습니다. 기준 9 4. 다음은 프로토콜 중요한 단계이다. 첫 번째 단계는 샘플 과냉각 상태를 유지한다. 두 번째 단계는 과냉각 ΔT의 SUP 정도 아래 TPS 센서의 승온 ΔT C를 유지하여 열 상...

가스 수화물은 케이스 1에서 게스트 분자를 함유하는 수소 결합 물 분자의 케이지 구조를 포함하는 결정 성 화합물이다. 바다의 바닥과 영구 동토 지역에서 메탄 하이드레이트 MHS () 많은 양의 흥미로운 미래 에너지 자원이지만 세계 기후 조건이 영향을 미칠 수 있습니다. 2013 년 3 월, 일본 석유, 가스 및 금속 국립 공사는 &quot;감압 방법&quot;3,4를 사용하여 동부 난카이 트로프 자연 MH-베어링 퇴적물에서 가스를 추출 할 수있는 세계 최초의 해외 생산 테스트를 실시했다. 가스 하이드레이트는 메탄 (1), 수소 (5), CO 2 1,6, 오존 (7) 등의 가스를 저장할 수 있습니다. 따라서, 메탄 및 수소 하이드레이트는 에너지 저장 및 운송 매체로 공부하고 있습니다. 이산화탄소를, CO 2 seques 대기로 방출 배출을 줄이기 위해CO에게 깊은 바다 퇴적물에서 2 수화물을 사용 tration 6을 공부하고있다. 오존은 현재 정수 식품 멸균에서 사용된다. 화학적으로 불안정하기 때문에 7 오존 보존 기술의 연구가 진행되고있다. 수화물의 오존 농도는 오존의 물 또는 얼음 (7)보다 훨씬 더 높다. 천연 MH 담 퇴적물 수화물 기반 기술에서 가스 생산을 개발하기 위해서는 가스 수화물의 열 특성을 이해하는 것이 필수적이다. 그러나 가스 하이드레이트 함유 퇴적물의 열적 특성 데이터와 모델 연구 (8)는 부족하다. 은 &quot;감압 방법&quot;수화물 안정성 아래 공극의 압력을 감소시킴으로써 침전물 공극 공간에서 MH를 해리 할 수​​있다. 이 과정에서 침전물의 기공 공간 성분은 물과 MH 워터, MH, 및 가스로 변경. 열 특성 &#39;측정MH의 용융 열이 측정에 영향을 줄 수 있기 때문에, 후자 조건 어렵다. 이 문제를 해결하기 무라오카 등 알. MH 형성 9시 과냉각 상태의 열적 특성 &#39;측정을 수행 하였다. 이 비디오 프로토콜, 우리는 과냉각 합성 모래 물 가스-MH 샘플의 측정 방법을 설명합니다. 도 1은 인공 메탄 하이드레이트 함유 침전물의 열 특성을 측정하기위한 실험 구성도이다. 참조 9와 같이 설정은 동일합니다. 이 시스템은 주로 고압 용기, 압력​​ 및 온도 제어 및 측정 시스템의 열 특성을 포함한다. 고압 용기는 140mm의 내경과 140mm의 높이 원통형 스테인레스 강으로 구성되고; 삭제 데드 볼륨의 내부 체적은 2,110cm 3이고, 그 압력 한계가 15 MPa로한다. transie<html> NT 평면 소스 (TPS) 기술은 열적 특성 (10)을 측정하는 데 사용된다. 2.001 mm의 개별 반경 나인 TPS 프로브는 용기 내부에 배치됩니다. 아홉 프로브 (9)의 배치는 참조 9도 2에 도시되어있다. 역방향 채널 프로브 케이블로 열 특성 &#39;분석기에 연결되고 실험 중에 수동으로 전환된다. 용기 내의 TPS 센서 결선도 및 설치의 세부 사항은 참조 9도 S1, 2, 지원 정보 (3)에 나타낸다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53956/53956fig1.jpg" /> 그림 1. 인공 메탄 하이드레이트 함유 침전물의 열 특성을 측정하기위한 실험 장치의 그림을 참조하여도 9에서 수정된다.3956fig1large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 역방향 채널의 방법은 각각의 샘플의 열 특성을 측정하기 위해 사용되었다. 방법의 원리는 기준 (10)에 기재되어있다. 이 방법에서, 시간에 따른 온도 증가, ΔT 아베이고, <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq1.jpg" /> 어디에 <img alt="식 (2)" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq2.jpg" /> 0은 센서로부터의 출력 w는 수학 식 1에서, R은 상기 센서 프로브의 반경, λ는 샘플의 열전도율은, α가 열확산이다이고, t는 전원 공급의 개시로부터 시간 센서 프로브. D (τ) 무 차원 시간 의존 함수. τ이다 </EM&gt; (αT / R) 1/2로 주어진다. 수학 식 2에서, m은 TPS 프로브의 동심원의 개수이고, I는 0 변형 베셀 함수이다. 샘플의 열전도율, 열 확산율 및 비열 동시에 전력이 센서 프로브에 공급되는 온도 상승에인가 역전 분석에 의해 결정된다.

<table><tbody><tr><td>TPS 열 프로브, 핫 디스크 센서</td><td>Hot Disk AB Co., 스웨덴</td><td>#7577</td><td>Kapton 센서 유형, 센서 반경 2.001 mm</td></tr><tr><td>핫 디스크 열 특성 분석기</td><td>Hot Disk AB Co., 스웨덴</td><td>TPS 2500&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>토요우라 표준 실리카 샌드</td><td>토요우라 케이세키 공업 주식회사, 일본</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>메탄 가스, 99.9999%</td><td>도쿄 가스 화학 주식회사, 일본</td><td>N/A</td><td>등급 6&nbsp; N, 볼륨 47&nbsp; L, 충전 압력 14.7&nbsp; MPa</td></tr><tr><td>정수 시스템, Elix Advantage 3</td><td>Merck Millipore., 미국</td><td>N/A</td><td>5 M&Omega; cm (25&nbsp; &데그; C) 저항</td></tr><tr><td>진동 테이블, 진동 패커</td><td>Sinfonia Technology Co. Ltd., 일본</td><td>VGP-60</td><td></td></tr><tr><td>냉각기, 온도 조절 욕조 순환기&nbsp;</td><td>THOMAS KAGAKU Co., Ltd., 일본</td><td>TRL-40SP</td><td></td></tr><tr><td>Coorant, Aurora brine</td><td>Tokyo Fine Chemical Co., Ltd., 일본</td><td>N/A</td><td>에틸렌 글리콜 71&nbsp; wt%</td></tr><tr><td>온도 게이지</td><td>Nitto Kouatsu., 일본</td><td>N/A</td><td>Pt 100, 시스형 백금 저항 온도 감지기</td></tr><tr><td>압력 게이지</td><td>Kyowa Electronic Instruments., 일본</td><td>PG-200 KU</td><td></td></tr><tr><td>데이터 로거</td><td>KEYENCE., 일본</td><td>NR-500</td><td></td></tr><tr><td>질량 유량 컨트롤러</td><td>OVAL Co., 일본</td><td>F-221S-A-11-11A</td><td>최대 유량 2,000&nbsp; 아니요&nbsp; ml&#8288;/&#8288; M, 최대 설계 압력 19.6&nbsp; MPa의</td></tr></tbody></table>

과냉각 합성 모래 - 물 - 가스 메탄 하이드레이트 샘플의 열적 특성을 측정하기위한 프로토콜

Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample

메탄 하이드레이트(MH)는 해저와 영구 동토층 지역에 다량 존재합니다. 메탄과 수소 하이드레이트는 미래의 에너지 자원 및 에너지 저장 매체로 연구되고 있습니다. MH를 함유한 천연 퇴적물과 수화물 기반 기술에서 가스를 생산하는 방법을 개발하려면 가스 수화물의 열적 특성을 이해하는 것이 필수적입니다.
모래, 물, 메탄 및 MH로 구성된 샘플의 열적 특성' 측정은 MH의 용융열이 측정에 영향을 미칠 수 있기 때문에 어렵습니다. 이 문제를 해결하기 위해 MH 형성 중 과냉각 조건에서 열 특성 측정을 수행했습니다. 측정 프로토콜, 포화 변화 계산 방법 및 과도 평면 소스 기술을 사용한 샘플의 열 상수 분석을 위한 팁이 여기에 설명되어 있습니다.
가스 수화물 형성 속도가 매우 느리기 때문에 MH의 형성열이 측정에 미치는 영향은 매우 작습니다. 이 측정 방법은 수소, CO2 및 오존 수화물을 포함하는 가스 수화물-물-게스트 가스 시스템의 열적 특성에 적용할 수 있는데, 이는 가스 수화물의 특징적인 낮은 형성 속도가 MH에만 국한되지 않기 때문입니다. 이 방법의 핵심은 대상 물질의 상전이율이 낮다는 것입니다. 따라서, 이 방법은 상전이율이 낮은 다른 재료에 적용될 수 있습니다.

도 2a 의한 열 상수 &#39;측정 MH 용융. ΔT C로 온도 변화 인 영향을받지 않는 온도 프로파일을 도시한다.도 2b는 MH 융해의 영향을받는 온도 프로파일을 보여준다. 이러한 방정식 안정된 샘플 조건을 가정함으로써 유도되기 때문에도 2b에 프로파일은 식 1 및 2를 통해 분석 될 수 없다. 도 3a는 시간의 함수로서 용기 내의 과냉각의 압력, 온도 및 정도를 나타낸다. 시스템 후 수소 핵이는 압력과 온도 평형에 도달했습니다. MH의 형성은 시간 t = 170 분에서의 급격한 압력 변화에 의해 표시된다. 이중 달린 화살표는 과냉각의 정도가보다 2 °의 ...

모래, 물, 메탄 및 메탄 수화물로 구성된 합성 수화물 함유 퇴적물 샘플의 열적 특성을 측정하기 위한 프로토콜을 제시합니다.

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future ...

이 절차의 전반적인 목표는 모래, 물, 메탄 가스 및 메탄 수화물로 구성된 샘플의 열적 특성을 결정하는 것입니다. 이 수업은 가스 생산 시뮬레이션, 천연 메탄 하이드레이트와 같은 가스 생산 기술 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 시작하려면 고압 용기를 진동 테이블에 놓습니다.물병에 1.5리터의 순수한 물을 붓고 모래 병에 4, 000g의 실리카 모래를 붓습니다. 각각의 병에 담긴 모래와 물의 질량을 정확하게 측정하십시오. 그런 다음 물이 내부 용기의 절반을 채울 때까지 물병에서 내부 부피가 2, 110 입방 센티미터인 고압 용기에 1리터의 순수한 물을 붓습니다.진동 테이블을 켜서 용기 전체를 진동시킵니다. 진동 속도를 50Hz로 설정하고 전원 공급 장치를 220W로 설정합니다. 용기를 진동시켜 배수관과 용기 바닥의 중앙 금속 필터에 남아 있는 공기를 제거합니다.모래 병에서 3, 300g의 실리카 모래를 물 표면 근처에 있는 깔때기를 사용하여 초당 약 1g의 일정한 속도로 용기에 붓고 용기 전체를 진동시켜 균일한 포장을 보장합니다. 물이 용기의 가장자리에 도달하면 진동을 멈춥니다. 물이 엎질러지는 것을 방지하기 위해 용기 가장자리에 임시 벽으로 링을 놓습니다.이전과 같이 용기를 다시 진동시키고 모래가 용기의 가장자리에 도달하면 진동을 끕니다. 배수관을 사용하여 여분의 물을 제거하고 물병에 다시 붓습니다. 임시 벽을 제거합니다.1초당 50헤르츠와 300와트로 용기를 한두 번 진동시켜 모래를 포장하고 필요한 경우 모래를 더 추가합니다. 각각의 병에 담긴 모래와 물의 질량을 잰다. 다음으로, 모래와 물병의 질량 차이에서 용기의 모래와 물의 질량을 계산합니다.이 실험에서 용기 속의 모래 질량은 3, 385 그램이었고 용기 안의 물 질량은 823.6 그램이었다. 용기의 물 질량은 w total로 표시됩니다. 고압 용기를 스테인리스 스틸 뚜껑으로 덮고 대각선으로 반대 쌍의 볼트를 순서대로 조입니다.고압 용기를 진동 테이블에서 실험용 테이블로 이동합니다. 온도 조절을 위한 단열재로 고압 용기를 덮으십시오. 그런 다음 고압 파이프라인과 냉각수 흐름선을 고압 용기에 연결합니다.입력 및 출력 가스 파이프라인의 밸브를 엽니다. 대기압 하에서 트랩으로 과도한 물이 배출되지 않을 때까지 분당 800ml의 속도로 10리터의 메탄을 환기시킵니다. 모래 배출은 용기 바닥에 고정된 중앙 금속 필터에 의해 방지됩니다.잔류 물은 친수성 실리카 모래가 물 분자를 흡수하기 때문에 모래 표면에 남아 있습니다. 트랩 w 트랩에 있는 물의 질량을 측정하여 용기의 가스량을 결정합니다. 잔류 물의 질량을 결정합니다.이 경우 w resi는 360.6g이고 w trap은 463g입니다. 출력 가스 라인의 밸브를 닫은 후 메탄을 주입하여 실온에서 용기의 메탄 주입 압력을 약 12.1메가파스칼로 높입니다. 그런 다음 입력 가스 라인의 밸브를 닫습니다.데이터 로거를 사용하여 실험하는 동안 용기의 압력과 온도를 기록하기 시작합니다. 냉각수를 순환시켜 실온에서 섭씨 2.0도까지 용기를 냉각하기 위한 냉각기를 켭니다. 냉각수가 냉각기에서 용기 바닥으로, 거기에서 용기 뚜껑으로, 마지막으로 냉각기로 다시 순환하도록합니다.과도 평면 소스(TPS) 분석기 소프트웨어를 사용하여 측정 파라미터를 설정하고 텍스트 프로토콜에서 결정된 대로 과냉각 정도를 계산합니다. 가장 중요한 단계는 TPS 센서 과냉각수 위로 온도 상승을 유지하여 수중 음파 탐지기 상수 측정을 수행하는 것입니다. 과냉각 정도가 섭씨 2도 이상인 후 TPS 분석기를 사용하여 열전도도, 열확산율 및 체적 비열을 동시에 측정합니다.각 측정 후에는 실험 중에 TPS 프로브와 분석기 사이의 케이블을 수동으로 전환하십시오. 3-5분마다 데이터를 수집합니다. 과냉각 정도가 다시 섭씨 2도에 도달할 때까지 측정을 반복합니다.이 실험에서 과냉각 정도는 처음에 시간이 지남에 따라 증가합니다. 과냉각의 정도가 최대 값에 도달 한 후에는 MH가 형성됨에 따라 압력이 감소하기 때문에 점차 섭씨 0도까지 감소합니다. 여기에 표시된 것은 메탄 하이드레이트 용융의 영향을 받지 않는 온도 프로파일과 용융의 영향을 받는 온도 프로파일입니다. 이 프로파일은 분석 방정식이 안정적인 샘플 조건을 가정하기 때문에 TPS 기법으로 분석할 수 없습니다.압력, 온도 및 시간의 함수로 용기의 과냉각 정도가 표시됩니다. MH는 시스템이 압력과 온도 평형에 도달한 후 핵을 생성합니다. MH, 물 및 메탄 가스에 대한 퇴적물의 포화 정도는 시간의 함수로 표시됩니다.포화도는 기체 상태 방정식을 사용하여 계산됩니다. 열 상수 측정의 예가 여기에 나와 있습니다. 양방향 화살표는 분석에 사용된 데이터 범위를 나타냅니다.분석 1은 부적절한 범위의 예이고 분석 2는 적절한 범위의 예입니다. 각 범위의 TPS 반전 분석 결과가 여기에 표시됩니다. 선형 적합 곡선에서 온도 데이터의 편차가 표시됩니다.적절한 분석 범위를 선택하면 차이 온도가 작아지고 거의 일정해집니다. 마지막으로, 시간의 함수로서의 열전도율, 시간의 함수로서의 비열, 시간의 함수로서의 열확산율이 표시됩니다.

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배우세요 과냉각 합성 모래-물-메탄 하이드레이트 샘플의 열적 특성 측정 프로토콜입니다. 고압 용기와 TPS 분석기를 활용하여 가스 생산 기술 시뮬레이션에 필수적인 데이터를 획득하는 방법을 익힐 수 있습니다.

과냉각 합성 모래 - 물 - 가스 메탄 하이드레이트 샘플의 열적 특성을 측정하기위한 프로토콜

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