Protocol voor het meten van de thermische eigenschappen van een onderkoelde synthetische zand-water-gas-methaanhydraat Sample

Het algemene doel van deze procedure is om de thermische eigenschappen van een monster te bepalen dat bestaat uit zand, water, methaangas en methaanhydraat. Deze les kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van gasproductietechnologie, zoals simulatie van gasproductie uit natuurlijke methaanhydraten. Om te beginnen, plaats de hogedrukvat op de vibrerende tafel.

Pour 1,5 liter zuiver water in een waterfles en 4.000 gram silicazand in een zandfles. Weeg nauwkeurig de massa's zand en water in hun respectieve flessen. Giet vervolgens 1 liter zuiver water in de hogedrukvat met een binnenvolume van 2.110 kubieke centimeter van een waterfles totdat het water de helft van de binnenvat vult.

Schakel de vibrerende tafel in om de hele vat te laten vibreren. Stel de vibratiesnelheid in op 50 hertz en de voeding op 220 watt. Verwijder de resterende lucht in de afvoerlijn en gecentreerde metalen filter op de bodem van de vat door de vat te laten vibreren.

Pour 3.300 gram silicazand uit een zandfles in de vat met een constante snelheid van ongeveer één gram per seconde met behulp van een trechter die dicht bij het wateroppervlak wordt gehouden terwijl de hele vat wordt gevibreerd om een uniforme pakking te garanderen. Stop met trillen wanneer het water de rand van de vat bereikt. Plaats een ring als tijdelijke muur op de rand van de vat om te voorkomen dat water eruit lekt.

Vibreer de vat opnieuw zoals eerder, en schakel de vibratie uit wanneer het zand de rand van de vat bereikt. Verwijder het overtollige gietwater met behulp van de afvoerlijn en giet het terug in de waterfles. Verwijder de tijdelijke muur.

Verpak het zand door de vat één of twee keer te laten vibreren op 50 hertz en 300 watt per seconde en voeg indien nodig meer zand toe. Weeg de massa van het zand en water in hun respectieve flessen. Bereken vervolgens de zand- en watermassa's in de vat uit de masseverschillen in de zand- en waterflessen.

In dit experiment was de massa van het zand in de vat 3.385 gram en de massa van het water in de vat 823,6 gram. De massa van het water in de vat wordt aangeduid als w totaal. Bedek de hogedrukvat met een roestvrijstalen deksel en draai de bouten van diagonaal tegenover elkaar staande paren in volgorde vast.

Verplaats de hogedrukvat van de vibrerende tafel naar de tafel die voor het experiment is bedoeld. Bedek de hogedrukvat met een hitte-isolator voor het regelen van de temperatuur. Verbind vervolgens de hogedrukleidingen en de koelwaterstroomlijnen met de hogedrukvat.

Open de kleppen van de ingangs- en uitgangsgasleidingen. Ventileer 10 liter methaan met een snelheid van 800 milliliter per minuut totdat er geen overtollig water onder atmosferische druk in de val wordt geloosd. Het zandafvoer wordt voorkomen door een gecentreerde metalen filter die op de bodem van de vat is bevestigd.

Het resterende water blijft op het oppervlak van het zand omdat de hydrofiele silicazand de watermoleculen absorbeert. Weeg de massa van het water in de val w val om het gasvolume in de vat te bepalen. Bepaal de massa van het resterende water, w resi.

In dit geval is w resi 360,6 gram en w val is 463 gram. Na het sluiten van de klep van de uitgangsgasleiding, injecteer methaan om de gietdruk van methaan in de vat te verhogen tot ongeveer 12,1 megapascal bij kamertemperatuur. Draai vervolgens de klep van de ingangsgasleiding dicht.

Begin met het opnemen van de druk en temperatuur in de vat tijdens het experiment met behulp van de datalogger. Schakel de koeler in om de vat van kamertemperatuur af te koelen tot 2,0 graden Celsius door het koelmiddel te laten circuleren. Laat het koelmiddel circuleren van de koeler naar de bodem van de vat, van daar naar het deksel van de vat en ten slotte terug naar de koeler.

Stel de meetparameters in met behulp van transient plane source, of TPS, analyzer software en bereken de mate van overkoeling zoals bepaald in het tekstprotocol. De meest cruciale stap is het uitvoeren van sonar constant measuerment door de temperatuurstijging over de TPS-sensor superkoelmiddel te houden. Meet gelijktijdig de thermische geleidbaarheid, thermische diffusiviteit en volumetrische specifieke warmte met behulp van de TPS-analyzer nadat de mate van overkoeling groter is dan twee graden Celsius.

Na elke meting schakel handmatig de kabels tussen de TPS-sondes en de analyzer tijdens het experiment. Verzamel elke drie tot vijf minuten gegevens. Herhaal de metingen totdat de mate van overkoeling weer twee graden Celsius bereikt.

In dit experiment neemt de mate van overkoeling aanvankelijk toe met de tijd. Nadat de mate van overkoeling de maximale waarde heeft bereikt, neemt deze geleidelijk af tot nul graden Celsius omdat de druk daalt met de vorming van MH. Hier is een temperatuurprofiel weergegeven dat niet wordt beïnvloed door smelten van methaanhydraat en een temperatuurprofiel dat wel wordt beïnvloed door smelten. Merk op dat dit profiel niet kan worden geanalyseerd met de TPS-techniek omdat de analysevergelijkingen stabiele monstercondities veronderstellen.

De druk, temperatuur en mate van overkoeling in de vat als functie van de tijd worden getoond. MH nucleeert nadat het systeem evenwicht in druk en temperatuur heeft bereikt. De verzadiging van het sediment met MH, water en methaangas als functie van de tijd worden hier getoond.

De mate van verzadiging wordt berekend met behulp van de toestandsvergelijking van het gas. Een voorbeeld van de thermische constantenmetingen wordt hier getoond. De dubbele aangezette pijlen geven het databereik aan dat in de analyse wordt gebruikt.

Analyse 1 is een voorbeeld van een ongeschikt bereik, en Analyse 2 is een voorbeeld van een geschikt bereik. De TPS-inversieanalyseresultaten van elk bereik worden hier getoond. De afwijking van de temperatuurgegevens van de lineaire fitcurve wordt getoond.

Als het juiste analysebereik is geselecteerd, wordt het temperatuurverschil klein en ongeveer constant. Ten slotte worden the