Artykuł metodologiczny

Krystalizacja hydratu metanu na siedzących kropelkach wody

DOI:

10.3791/62686

⸱

26 maja 2021

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

W tym artykule

Podsumowanie

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

Opisujemy metodę tworzenia hydratu gazu na kropelkach wody siedzącej, aby zbadać wpływ różnych inhibitorów, promotorów i substratów na morfologię kryształu hydratu.

Streszczenie

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

Ten artykuł opisuje metodę tworzenia otoczek hydratów metanu na kropelkach wody. Ponadto dostarcza plany komory ciśnieniowej o ciśnieniu roboczym 10 MPa, zawierającej stolik dla kropel siedzących, szafirowe okienko do wizualizacji oraz przetworniki temperatury i ciśnienia. Pompa ciśnieniowa podłączona do butli z metanem służy do zwiększania ciśnienia w ogniwie do 5 MPa. Układ chłodzenia to zbiornik o pojemności 10 galonów (37,85 l) zawierający 50% roztwór etanolu chłodzony glikolem etylenowym przez miedziane cewki. Układ ten umożliwia obserwację zmian temperatury związanych z tworzeniem się i dysocjacją hydratów odpowiednio podczas chłodzenia i rozhermetyzowania, a także wizualizację i fotografię zmian morfologicznych kropli. Dzięki tej metodzie zaobserwowano szybkie tworzenie się otoczki hydratowej w temperaturze od ~-6 °C do -9 °C. Podczas rozhermetyzowania zaobserwowano spadek temperatury o 0,2 °C do 0,5 °C na krzywej stabilności ciśnienie/temperatura (P/T) spowodowany egzotermiczną dysocjacją hydratów, potwierdzony wizualną obserwacją topnienia na początku spadku temperatury. "Efekt pamięci" zaobserwowano po zwiększeniu ciśnienia z 2 MPa do 5 MPa. Ten eksperymentalny projekt pozwala na monitorowanie ciśnienia, temperatury i morfologii kropli w czasie, dzięki czemu jest to odpowiednia metoda do testowania różnych dodatków i substratów na morfologii hydratów.

Wprowadzenie

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

Hydraty gazu to klatki z cząsteczkami wody związanymi z wodorem, które zatrzymują cząsteczki gazu gościnnego poprzez interakcje van der Waalsa. Hydraty metanu powstają w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury, które występują w naturze w osadach podpowierzchniowych wzdłuż obrzeży kontynentów, pod arktyczną wieczną zmarzliną i na innych ciałach planetarnych w Układzie Słonecznym1. Hydraty gazu magazynują kilka tysięcy gigaton węgla, co ma ważne implikacje dla klimatu i energii2. Hydraty gazu mogą być również niebezpieczne w przemyśle gazu ziemnego, ponieważ warunki sprzyjające hydratom występują w gazociągach, które mogą zatkać rury, prowadząc do śmiertelnych eksplozji i wycieków ropy3.

Ze względu na trudność badania hydratów gazowych in situ, eksperymenty laboratoryjne są często wykorzystywane do scharakteryzowania właściwości hydratów oraz wpływu inhibitorów i substratów4. Te eksperymenty laboratoryjne są przeprowadzane poprzez hodowlę hydratu gazu pod podwyższonym ciśnieniem w komórkach o różnych kształtach i rozmiarach. Wysiłki mające na celu zapobieganie tworzeniu się hydratów gazu w gazociągach doprowadziły do odkrycia kilku chemicznych i biologicznych inhibitorów hydratów gazów, w tym białek zapobiegających zamarzaniu (AFP), środków powierzchniowo czynnych, aminokwasów i poliwinylopirolidon (PVP)5,6. Aby określić wpływ tych związków na właściwości hydratów gazu, w eksperymentach wykorzystano różne konstrukcje zbiorników, w tym autoklawy, krystalizatory, reaktory z mieszadłem i komory kołyszące, które obsługują objętości od 0,2 do 106 centymetrów sześciennych4.

Metoda kropelki bezszypułkowej stosowana tutaj i w poprzednich badaniach7,8,9,10,11,12 polega na tworzeniu warstwy hydratu gazu na siedzącej kropli wody wewnątrz komory ciśnieniowej. Naczynia te są wykonane ze stali nierdzewnej i szafiru, aby wytrzymać ciśnienie do 10-20 MPa. Ogniwo jest podłączone do butli z metanem. W dwóch z tych badań wykorzystano metodę kropelkową do przetestowania AFP jako inhibitorów hydratów gazowych w porównaniu z komercyjnymi inhibitorami hydratów kinetycznych (KHI), takimi jak PVP7,11. Bruusgard et al.7 skupili się na morfologicznym wpływie inhibitorów i odkryli, że kropelki zawierające AFP typu I mają gładszą, szklistą powierzchnię niż powierzchnia kropli dendrytycznych bez inhibitorów przy dużych siłach napędowych.

Udegbunam et al.11 użył metody opracowanej do oceny KHIs w poprzednim badaniu10, która pozwala na analizę morfologii/mechanizmów wzrostu, temperatury/ciśnienia równowagi hydrat-ciecz-para oraz kinetyki w funkcji temperatury. Jung i wsp. badali zastępowanie CH4-CO 2 poprzez zalanie komórki CO2 po utworzeniu otoczki wodzianu CH4 8. Chen i wsp. zaobserwowali, że Ostwald dojrzewa w miarę tworzenia się otoczki hydratu9. Espinoza i wsp. badali otoczki hydratów CO2 na różnych podłożach mineralnych12. Metoda kropelkowa jest stosunkowo prostą i tanią metodą określania wpływu morfologicznego różnych związków i substratów na hydraty gazowe i wymaga niewielkich ilości dodatków ze względu na małą objętość. W artykule opisano metodę formowania takich otoczek hydratów na kropli wody przy użyciu ogniwa ze stali nierdzewnej z szafirowym okienkiem do wizualizacji, o ciśnieniu roboczym do 10 MPa.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

1. Zaprojektuj, zweryfikuj i obrób komorę ciśnieniową.

  1. Zaprojektuj komórkę tak, aby umożliwić bezpośrednią wizualizację tworzenia się hydratów z kropli wody. Upewnij się, że ogniwo ma główną komorę z przezroczystym szafirowym okienkiem i czterema portami do wlotu, wylotu płynu/gazu, światła i przewodów (Rysunek 1). Utwórz ostateczny projekt w oprogramowaniu do projektowania inżynierskiego (rysunek uzupełniający S1).
  2. Aby sprawdzić, czy cela ciśnieniowa jest bezpieczna pod wysokim ciśnieniem, należy przeprowadzić analizę elementów skończonych za pomocą oprogramowania symulacyjnego.
    1. Wprowadź pełnowymiarowy model celi ciśnieniowej z oprogramowania do projektowania inżynierskiego do oprogramowania symulacyjnego.
    2. Przypisz moduł Younga 400 GPa i współczynnik Poissona 0,29 do szafirowego okna.
    3. Do wszystkich części ze stali nierdzewnej przypisz stal nierdzewną 316 o module Younga 190 GPa i współczynniku Poissona 0,27.
    4. Krok po kroku zastosuj ciśnienie powietrza 0 do 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 i 10 MPa do wnętrza celi (film uzupełniający S1 i film uzupełniający S2). Traktuj każdy etap obciążenia jako problem statyczny, ignorując zależne od czasu warunki w równaniach nadrzędnych i biorąc pod uwagę tylko odkształcenie sprężyste podczas zwiększania ciśnienia.
    5. Użyj narzędzia do rozwiązywania równań liniowych w oprogramowaniu symulacyjnym, aby obliczyć rozkład naprężeń i odkształcenie ogniwa w różnych warunkach ciśnienia (tabela uzupełniająca S1 i tabela uzupełniająca S2).
  3. Po zweryfikowaniu, czy projekt komory ciśnieniowej jest bezpieczny, zleć obróbkę wszystkich części w oparciu o plan oprogramowania do projektowania inżynierskiego.

2. Złóż komorę ciśnieniową (Rysunek 1).

  1. Wkręć cztery gwinty National Pipe Tapered (NPT) do odpowiednich portów w komorze ciśnieniowej za pomocą taśmy hydraulicznej.
  2. Zamontuj port oświetlenia, korzystając z projektu planu (rysunek uzupełniający S1, części C, D i E) i podłącz do lewej górnej NPT.
  3. Podłącz przetwornik ciśnienia do górnego portu NPT za pomocą trójnika rozgałęźnego i złącza portu.
  4. Podłączyć zawór iglicowy wlotowy w NPT po lewej stronie za pomocą złączki portu.
  5. Zamontuj złącze z uszczelką ciśnieniową w prawym porcie komory ciśnieniowej. Przełóż trzy przewody termopary typu K przez złącze uszczelki ciśnieniowej z luzem 3" wewnątrz ogniwa i luzem 3' na zewnątrz ogniwa.
  6. Wypoleruj powierzchnię stolika papierem ściernym (rysunek uzupełniający S1, część F).
  7. Włóż termopary do odpowiednich otworów w stoliku tak, aby końcówki były równo z górną częścią stolika. Użyj małej kropli kleju w każdym otworze, aby zamocować termopary na miejscu i pozwól im wyschnąć.
  8. Zamontuj akrylowy dysk na tylnej ścianie komory ciśnieniowej, aby poprawić odbicie światła. Zamontuj stolik w komorze ciśnieniowej.
  9. Zainstaluj szafirowe okno.
    1. Nałóż smar próżniowy na dwa statyczne pierścienie uszczelniające o przekroju okrągłym (jeden 1" i jeden 1-1/5"). Zamontuj O-ringi w rowkach wokół otworu okiennego w komórce ciśnieniowej.
    2. Włóż szafirowe okienko. Przykryj szafirowe okno gumową podkładką 2-1/4" i przykręć podkładkę ze stali nierdzewnej (rysunek uzupełniający S1, część B) za pomocą ośmiu ze stali nierdzewnej M8 ( Rysunek 2C).

3. Zmontuj sprzęt w dużym dygestorium (Rysunek 2).

UWAGA: Ponieważ metan jest gazem palnym pod ciśnieniem, trzymaj wszystkie rurki i naczynia związane z metanem z dala od źródeł ciepła, iskier, otwartego ognia i gorących powierzchni. Umieść cały sprzęt w dobrze wentylowanym miejscu (np. pod wyciągiem). Załóż okulary ochronne i fartuch laboratoryjny przed rozpoczęciem pracy z metanem.

  1. Ostrożnie podnieś pompę ciśnieniową do okapu wyciągowego wystarczająco dużego, aby zmieścił się w nim cały sprzęt (Rysunek 2A). Umieść sterownik pompy na górze podstawy pompy. Podłącz sterownik pompy do pompy i podłącz go do listwy zasilającej.
  2. Poprowadź wysokociśnieniową rurę miedzianą 1/4" od reduktora na butli z metanem do okapu wyciągowego obok wlotu pompy ciśnieniowej (Rysunek 2A,B).
  3. Umieść rejestrator danych obok pompy ciśnieniowej i ustaw laptopa na rejestratorze danych (Rysunek 2A). Podłącz oba do listwy zasilającej. Podłącz rejestrator danych do laptopa za pomocą rejestratora danych USB.
  4. Na laptopie zainstaluj odpowiednie oprogramowanie do sterowania rejestratorem danych, kamerą i przetwornikiem ciśnienia na komórce ciśnieniowej.
  5. Ustaw akwarium obok rejestratora danych i umieść niewypłukującą się wyściółkę na dnie akwarium, aby ograniczyć wibracje komory ciśnieniowej (Rysunek 2C).
  6. Używając nowej miedzianej rurki 1/4", zwiń miedzianą rurkę dwukrotnie w owal, aby zmieściła się w akwarium, pozostawiając miejsce na umieszczenie komory ciśnieniowej w środku (Rysunek 2D). Upewnij się, że cewka nie blokuje szafirowego okienka w komorze ciśnieniowej. Podnieś komórkę ciśnieniową w akwarium, aby view szafirowe okno.
  7. Umieść obiegowy agregat chłodniczy na podłodze w pobliżu dygestorium (Rysunek 2A). Napełnij agregat 50/50 V/v glikolem etylenowo-prądowym/wodą.
    UWAGA: Ponieważ glikol etylenowy jest niebezpieczny, podczas nalewania należy używać odpowiedniego stroju ochronnego, w tym rękawic, fartucha laboratoryjnego i okularów.
  8. Wytnij dwie długości plastikowej rurki 3/8" (średnica wewnętrzna), aby połączyć wlot i wylot agregatu chłodniczego z końcami rur miedzianych w akwarium. Przed cięciem upewnij się, że będzie wystarczająco dużo luzu, aby izolacja rury piankowej pasowała.
  9. Wsuń plastikową rurkę przez izolację rury piankowej.
  10. Podłącz izolowaną plastikową rurkę z wlotu i wylotu cyrkulacyjnego agregatu chłodniczego do końców miedzianej cewki wewnątrz akwarium. Zabezpiecz uszczelki, owijając taśmę hydrauliczną wokół metalowych części i dokręcając połączenia za pomocą zacisków węża z napędem ślimakowym. Włącz agregat chłodniczy i ustaw go tak, aby krążył z dużą prędkością. Upewnij się, że nie ma wycieków.
  11. Nałóż uszczelniacz podwodny wokół miedzianej cewki/plastikowych połączeń rurek wewnątrz akwarium. Poczekaj, aż szczeliwo się utwardzi. Owiń szczeliwo taśmą klejącą.
  12. Zamontuj rurkę pompy ciśnieniowej (Rysunek 2E).
    UWAGA: Zawsze ręcznie dokręcaj połączenia przed użyciem narzędzi i nigdy nie odłączaj połączeń NPT taśmą hydrauliczną, ponieważ nie uszczelnią się one dobrze.
    1. Zamontuj rurę ze stali nierdzewnej 1/8" po obu stronach pompy ciśnieniowej za pomocą złączek firmowych dostarczonych z pompą za pomocą taśmy hydraulicznej (Rysunek 2F).
    2. Za pomocą giętarki do rur należy zegnąć rurę 1/8" do przodu pod kątem 90°, w odległości około 2" od pompy, aby uniknąć zgięcia na połączeniu.
    3. Za pomocą giętarki do rur zegnij rurę 1/8" w dół pod kątem 90°, około 2" od pierwszego zagięcia.
    4. Przymocuj złączkę adaptera 1/8" do 1/4" do rury 1/8" po obu stronach (Rysunek 2G).
    5. Przymocuj rurę 1/4" do złączki adaptera po obu stronach.
      UWAGA: Aby przymocować zawór z boku pompy, przytnij rurkę 1/4" tak, aby dołączony zawór znajdował się obok dwóch otworów na.
    6. Zamontuj zawory iglicowe 1/4" (Rysunek 2H). W przypadku mocowania zaworów do pompy ciśnieniowej należy obrobić stalową lub plastikową płytę z dwoma otworami 1/16" na i jednym otworem 1/2" do zabezpieczenia między połączeniami zaworów iglicowych. Włóż płytkę między przyłącza zaworów i przykręć płytkę z boku pompy.
      UWAGA: Upewnij się, że strzałki na zaworach iglicowych wskazują od wysokiego ciśnienia (wewnątrz pompy ciśnieniowej) do niskiego ciśnienia (na zewnątrz pompy ciśnieniowej).
    7. Podłącz jeden koniec elastycznego węża ciśnieniowego 1/4" w oplocie ze stali nierdzewnej do zaworu wylotowego pompy ciśnieniowej, a drugi koniec do bocznego zaworu komory ciśnieniowej.
    8. Podłącz termopary z celi ciśnieniowej do kanałów rejestratora danych za pomocą wielokanałowego rejestratora danych. Podłącz dodatkowy przewód termopary, aby zmierzyć temperaturę roztworu w zbiorniku i umieść drugi koniec w zbiorniku.
    9. Podłącz przetwornik ciśnienia na komórce ciśnieniowej do laptopa.
    10. Ustaw komórkę ciśnieniową wewnątrz akwarium, blisko przodu, aby uzyskać wyraźniejsze obrazowanie.
  13. Aby zaizolować akwarium, owiń zewnętrzną część akwarium włóknem szklanym wyłożonym folią, z otworem/szczeliną, przez którą kamera może view szafirowe okno komory ciśnieniowej. Przykryj górną część akwarium materiałem izolacyjnym, aby zapobiec parowaniu podczas eksperymentów.
    UWAGA: Unikaj szczelnego zamykania górnej części akwarium, aby uniknąć gromadzenia się ciepła ze źródła światła.
  14. Aby zapobiec kondensacji wilgotnego powietrza z przodu akwarium, poprowadź plastikową rurkę od najbliższego zaworu powietrza do przodu akwarium, na który będzie skierowana kamera, tak aby rurka nie była widoczna na zdjęciach.
  15. Ustaw źródło światła obok akwarium i podłącz je do listwy zasilającej.
  16. Ustaw kamerę przed akwarium, z obiektywem skierowanym w stronę szafirowego okna. Podłącz kamerę do laptopa i listwy zasilającej.
  17. Podnieś całą elektronikę z powierzchni maski, aby zapobiec potencjalnym uszkodzeniom spowodowanym wyciekiem. Dokładnie sprawdź, czy moc jest rozprowadzana zgodnie z mocą gniazdek.

4. Przeprowadź próbę szczelności komory ciśnieniowej za pomocą wody.

UWAGA: Aby upewnić się, że wszystkie połączenia zostały prawidłowo uszczelnione, przetestuj szczelność komory ciśnieniowej wodą za każdym razem, gdy ogniwo zostało ponownie złożone, zwłaszcza po odłączeniu NPT. Nie jest to konieczne po zdjęciu szafirowego okienka lub górnego zaworu. Woda jest bezpieczniejsza pod ciśnieniem niż gaz.

  1. Otwórz oprogramowanie przetwornika ciśnienia na laptopie i rozpocznij zbieranie danych w odstępie 1 s.
  2. Włącz pompę ciśnieniową i sterownik. Naciśnij pompę A na sterowniku pompy ciśnieniowej, aby monitorować ciśnienie.
  3. Jeśli w pompie jest ciśnienie, zmniejsz ciśnienie, naciskając przycisk Refill na sterowniku pompy ciśnieniowej, gdy zawory wlotowe i wylotowe pompy są nadal zamknięte.
  4. Przy otwartych obu zaworach komory ciśnieniowej lekko otwórz zawór wylotowy pompy o ~1/16", aby powoli uwolnić pozostałe ciśnienie.
  5. Jeśli jest podłączona, odłącz rurkę miedzianą 1/4" od zaworu wlotowego pompy ciśnieniowej.
  6. Przymocuj elastyczną rurkę 1/4" do zaworu wlotowego pompy za pomocą zestawu nakrętek i tulejek. Umieść koniec rurki w galonie wody.
  7. Zamknij zawór wylotowy pompy i otwórz zawór wlotowy pompy.
  8. Naciśnij przycisk Refill na sterowniku pompy ciśnieniowej, aby napełnić tłok pompy wodą.
  9. Umieść komórkę ciśnieniową w płytkim pustym pojemniku na zewnątrz akwarium.
  10. Usuń powietrze z komory ciśnieniowej, aż woda wypłynie z górnego portu i całkowicie wypełni komorę ciśnieniową.
    1. Zamknij zawór wlotowy pompy i otwórz zawór wylotowy pompy.
    2. Upewnij się, że zawory w komorze ciśnieniowej są nadal otwarte.
    3. Ustaw maksymalny (maksymalny) przepływ na 100 ml/min: na sterowniku pompy ciśnieniowej naciśnij Limity; naciśnij 3, aby ustawić maksymalny przepływ; naciśnij 1, aby ustawić maksymalny przepływ; naciśnij 100; naciśnij Enter.
    4. Naciśnij D, aby przejść do poprzedniej strony.
    5. Ustaw stałe natężenie przepływu na 100 ml/min: na sterowniku pompy ciśnieniowej naciśnij Const Flow; naciśnij A, aby uzyskać natężenie przepływu; wbij 100; naciśnij Enter. Naciśnij przycisk Uruchom.
    6. Jeśli woda nie wypływa lub jeśli objętość w tłoku jest niewystarczająca, ponownie napełnij tłok, zamykając zawór wylotowy pompy, otwierając zawór wlotowy pompy z rurką w wodzie i naciśnij przycisk Napełnij. Następnie usuń powietrze, zamykając zawór wlotowy pompy, otwierając zawór wylotowy pompy, ustawiając natężenie przepływu na 100 i naciskając Uruchom.
    7. Gdy woda wypłynie z górnego portu komory ciśnieniowej, sprawdź, czy nie ma wycieków i dokręć wszelkie nieszczelne połączenia. Naciśnij przycisk Stop. Zamknij zawór wylotowy (górny) komory ciśnieniowej.
  11. Zwiększ ciśnienie w komorze ciśnieniowej.
    UWAGA: Załóż okulary ochronne przed zwiększeniem ciśnienia w komorze ciśnieniowej.
    1. Ustaw maksymalny limit przepływu na 10 ml/min, aby zapobiec szybkiemu wzrostowi ciśnienia w ogniwie: na sterowniku pompy ciśnieniowej naciśnij Limity; naciśnij 3, aby ustawić maksymalny przepływ; naciśnij 1, aby ustawić maksymalny przepływ; wbij 10; naciśnij Enter.
    2. Zwiększ ciśnienie w ogniwie do 100 kPa: na sterowniku pompy ciśnieniowej naciśnij Const Press; naciśnij A; wbij 100; naciśnij Enter. Naciśnij przycisk Uruchom.
    3. Sprawdź, czy nie ma wycieków. W przypadku wycieku naciśnij Stop na sterowniku pompy, dokręć nieszczelne elementy, naciśnij Uruchom i powtarzaj, aż nie będzie wycieków przy 100 kPa. Upewnij się, że nie ma wycieków, zamykając zawór wylotowy pompy i monitorując ciśnienie w komorze ciśnieniowej w oprogramowaniu przetwornika ciśnienia.
      UWAGA: Jeśli ciśnienie stale spada i nie jest to normalne wahania spowodowane zmianami temperatury w pomieszczeniu, oznacza to nieszczelność.
    4. Zwiększać ciśnienie w krokach co 50 kPa od 100 kPa do 500 kPa, następnie w krokach co 100 kPa od 500 kPa do 1 000 kPa, a na końcu w krokach co ~1 000 kPa od 1 000 kPa do ~10 000 kPa. Zrób to, zmieniając ustawienie Const Press jak poprzednio. Pomiędzy ustawieniami ciśnienia zamknij zawór wylotowy pompy i monitoruj ciśnienie w komórce, tak jak poprzednio, aby upewnić się, że ciśnienie jest stałe. Jeśli ciśnienie spadnie, ostrożnie dokręć nieszczelne elementy.
  12. Po osiągnięciu 10 000 kPa zamknij zawór wylotowy pompy i obserwuj, jak dobrze komora ciśnieniowa utrzymuje ciśnienie zgodnie z przetwornikiem ciśnienia. Ponieważ stały spadek ciśnienia wskazuje na nieszczelność, dokręcaj połączenia pod niższym ciśnieniem, ~1,000 kPa.
  13. Aby rozhermetyzować, otwórz zawór wylotowy pompy i ustaw ciśnienie na 100 kPa. Gdy ciśnienie ustabilizuje się, lekko otwórz zawór wylotowy komory ciśnieniowej.
  14. Aby usunąć wodę z pompy ciśnieniowej, zamknij zawór wlotowy pompy, zmień ustawienia maksymalnego przepływu i Const Flow na 100 ml/min i naciskaj przycisk Uruchom, aż pompa będzie pusta.
  15. Odłącz elastyczną rurkę 1/4" od wlotu pompy. Odłączyć pleciony wąż ze stali nierdzewnej od komory ciśnieniowej. Otwórz oba zawory i spuść wodę. Zdejmij szafirowe okienko, aby komórka całkowicie wyschła.

5. Uformuj powłokę hydratu metanu na powierzchni kropli.

  1. Przygotuj sprzęt.
    1. Podłącz reduktor butli metanu do pompy za pomocą rurki miedzianej 1/4" za pomocą nowego zestawu nakrętek i tulejek. Upewnij się, że butla z gazem jest zamknięta.
    2. Ćwicz technikę wprowadzania kropelek.
      1. Przyklej elastyczną końcówkę, taką jak rurka dożylna, przyciętą pod kątem do końca kaniuli, aby pomóc skierować kroplę w kierunku szafirowego okienka. Podłącz strzykawkę o pojemności 1 ml do kaniuli i wciągnij żądaną objętość wody dejonizowanej (~50-300 μL). Bez dołączonego zaworu igłowego lub szafirowego okienka włóż koniec kaniuli do górnego portu i poćwicz wyrzucanie kropli na środek sceny. Po ćwiczeniu wprowadzania kropelki usuń kroplę i wysusz scenę.
        UWAGA: W tym protokole do strzykawki pobrano 250 μl wody dejonizowanej.
    3. Ponownie przymocuj szafirowe okno i podkładki za pomocą M8. Podłącz pleciony wąż ze stali nierdzewnej od pompy ciśnieniowej do komory ciśnieniowej i dwukrotnie sprawdź, czy wszystkie połączenia od butli gazowej do komory ciśnieniowej są szczelne. Otwórz zawór wlotowy komory ciśnieniowej (zawór boczny) i ustaw komorę ciśnieniową w akwarium. Włóż światłowodowego źródła światła do portu oświetlenia komory ciśnieniowej.
    4. Dodaj 50/50 etanolu/wody (v/v) do akwarium, aż zrówna się z górną częścią komory ciśnieniowej, tuż poniżej połączenia źródła światła. Upewnij się, że przepływ okapu jest włączony. Gdy poziom roztworu spadnie przed przyszłymi próbami w kolejnych tygodniach, dodaj więcej etanolu. Wymieniaj roztwór co miesiąc.
    5. Ustaw agregat chłodniczy na temperaturę, która osiągnie ~0 °C do 3 °C wewnątrz ogniwa (~-4 °C) i zacznij krążyć przez cewki. Włącz przepływ powietrza do przodu akwarium, aby zapobiec kondensacji na powierzchni akwarium.
    6. Uruchom dziennik temperatury w oprogramowaniu rejestratora danych. Ustaw interwał skanowania na 30 s. Poczekaj, aż temperatura wewnątrz komory ciśnieniowej ustabilizuje się na poziomie 2 °C (~6-24 h).
  2. Dodaj kroplę wody do komory ciśnieniowej, korzystając z widoku z kamery na laptopie.
    1. Włącz źródło światła na ~80%. Otwórz oprogramowanie aparatu. W trybie podglądu na żywo ustaw ostrość obiektywu kamery na wewnętrznej komorze komórki. Dostosuj źródło światła, aby uzyskać najlepsze obrazowanie.
    2. Rozpocznij nowy dziennik temperatury z interwałem skanowania wynoszącym 1 s.
    3. Jeśli jest podłączony, odłącz wylotowy zawór iglicowy w górnym porcie komory ciśnieniowej. Podłącz strzykawkę o pojemności 1 ml do kaniuli i wciągnij żądaną objętość wody dejonizowanej (~50-300 μL).
      UWAGA: W tym protokole do strzykawki wciągnięto 250 μl wody dejonizowanej.
    4. Włóż kaniulę przez górny port, aż końcówka będzie widoczna w oprogramowaniu aparatu w trybie podglądu na żywo. Usunąć kroplę płynu ze strzykawki przez centralną termoparę. Ponownie zamocuj zawór iglicowy.
  3. Ustaw ostrość kamery na kropli w komorze ciśnieniowej. Rozpocznij obrazowanie poklatkowe co ~60 s.
  4. Otwórz oprogramowanie przetwornika ciśnienia na laptopie i rozpocznij zbieranie danych na wykresie i dzienniku danych w odstępie 1 s (takim samym jak interwał skanowania temperatury). Poczekaj, aż temperatura kropli ustabilizuje się w zakresie 0-3 °C.
  5. Zwiększ ciśnienie w komorze ciśnieniowej do żądanego ciśnienia.
    UWAGA: Załóż okulary ochronne przed zwiększeniem ciśnienia w komórce.
    1. Włącz pompę i sterownik. Zamknij zawór wlotowy pompy ciśnieniowej.
    2. Otwórz zawór wylotowy pompy i zawory komory ciśnieniowej.
      UWAGA: Zawór wlotowy komory ciśnieniowej powinien być zawsze otwarty.
    3. Zmierz ciśnienie pompy, naciskając przycisk Zero na sterowniku pompy ciśnieniowej. Wybierz Pompę A na sterowniku pompy ciśnieniowej, aby monitorować ciśnienie.
    4. Upewnij się, że pompa ciśnieniowa jest pusta, jeśli w pompie znajdował się inny płyn niż metan. W tym celu należy ustawić maksymalny przepływ i Const Flow na 100 ml/min i nacisnąć przycisk Run. Pozostaw go włączonego, aż pompa będzie pusta. Zamknij zawór wylotowy pompy i otwórz zawór wlotowy pompy.
    5. Otwórz butlę z gazem i ustaw reduktor butli gazowej na 1 000 kPa.
    6. Naciśnij przycisk Refill na sterowniku pompy ciśnieniowej. Gdy pompa jest pełna i zbliża się do 1 000 kPa, zamknij zawór wlotowy pompy i butlę z gazem.
    7. Lekko otwórz (~1/16" obróć) zawór wylotowy pompy do ogniwa. Monitoruj ciśnienie w komorze ciśnieniowej w oprogramowaniu przetwornika ciśnienia, ponieważ ciśnienie może spaść ze względu na stosunkowo niższą temperaturę w komorze ciśnieniowej.
    8. Ustaw maksymalny przepływ na 10 ml/min: na sterowniku pompy ciśnieniowej naciśnij Limity; naciśnij 3, aby ustawić maksymalny przepływ; naciśnij 1, aby ustawić maksymalny przepływ; wciśnij 10; naciśnij Enter.
    9. Ustaw maksymalne ciśnienie na 5 000 kPa: na sterowniku pompy ciśnienia naciśnij Limity; naciśnij 1; wciśnij 5000; naciśnij Enter.
    10. Ustawić stałe ciśnienie na 1 000 kPa: na sterowniku pompy ciśnienia nacisnąć Const Press; nacisnąć A; wbić 1000; nacisnąć Enter. Naciśnij przycisk Uruchom.
    11. Po osiągnięciu 1,000 kPa naciśnij Stop na sterowniku pompy i zamknij zawór wylotowy pompy. Monitoruj ciśnienie w komorze ciśnieniowej, aby upewnić się, że nie ma wycieków. Jeśli ciśnienie spadnie, użyj detektora nieszczelności cieczy, aby znaleźć nieszczelność na połączeniach i ostrożnie dokręć nieszczelne elementy.
    12. Jeśli ogniwo jest stabilne, otwórz wylot pompy i ustaw Const Press na 2,000 kPa. Naciśnij Stop i monitoruj. Jeśli stabilny jest na poziomie 2 000 kPa, ustaw Const Press na 3 000 kPa. Naciśnij Stop i monitoruj. Jeśli stabilny jest na poziomie 3 000 kPa, ustaw Const Press na 4 000 kPa. Naciśnij Stop i monitoruj. Jeśli stabilna jest na poziomie 4 000 kPa, ustaw Const Press na 5 000 kPa. Naciśnij Stop i monitoruj.
    13. Jeśli ciśnienie jest stabilne, zamknij wylot pompy.
      UWAGA: Jeśli objętość pompy się wyczerpie, zamknij wylot pompy i lekko otwórz wlot pompy. Powoli otwórz butlę z gazem i ustaw reduktor gazu na 1 000 kPa. Naciśnij przycisk Refill na sterowniku pompy. Po napełnieniu pompy zamknij butlę z gazem i wlot pompy. Zwiększ ciśnienie w pompie, aby dopasować je do ciśnienia w komorze ciśnieniowej.
    14. Poczekaj ~12-24 godzin, aż gaz przeniknie do kropli.
  6. Zarodkować otoczkę hydratu za pomocą suchego lodu.
    1. Przełącz tryb poklatkowy, aby robić zdjęcia co 2-5 sekund.
    2. Dodaj suchy lód do górnej części komórki, aż otoczka hydratu będzie widoczna w upływie czasu. Jeśli suchy lód ślizga się, przyklej taśmę wokół górnej części ogniwa.
  7. Obserwuj postęp powstawania hydratu metanu na zdjęciach poklatkowych przez ~2-6 godzin.
  8. Rozhermetyzuj ogniwo do 2,000 kPa, otwierając wylot pompy i ustawiając Const Press na 2,000 kPa. Zwróć uwagę, kiedy następuje topnienie.
    UWAGA: Bulgotanie w kropli siedzącej może wystąpić z powodu ucieczki rozpuszczonego gazu.
  9. Po ~30 minutach zwiększ ciśnienie w komórce ciśnieniowej do 5,000 kPa, aby zaobserwować efekt pamięci. Zwróć uwagę, kiedy otoczka hydratu zaczyna się odbudowywać. Pozostaw skorupę do uformowania się na ~30 minut do 2 godzin.
  10. Rozhermetyzuj ogniwo, otwierając wylot pompy i ustawiając Const Press na 0 kPa. Jeśli w komorze ciśnieniowej występuje ciśnienie resztkowe, lekko otwórz górny zawór komory ciśnieniowej o ~1/16".
  11. Zapisz dane dotyczące ciśnienia i temperatury jako pliki .csv.
  12. Usuń kroplę, wyjmując górny zawór komory ciśnieniowej jak poprzednio i usuwając kroplę za pomocą strzykawki/kaniuli/rurki dożylnej. Jeśli istnieje obawa o zanieczyszczenie między próbami, zdejmij szafirowe okienko i zdezynfekuj stolik, a następnie wymień smar próżniowy. Użyj przyssawki, aby zdjąć szafirowe okienko, gdy ogniwo ciśnieniowe ogrzeje się do temperatury pokojowej.

6. Przeanalizuj dane.

  1. Otwórz pliki .csv temperatury i ciśnienia.
  2. Utwórz nowy arkusz kalkulacyjny. Skopiuj kolumny czasu i ciśnienia z .csv ciśnienia oraz czas i temperaturę z pliku .csv temperatury do nowego arkusza kalkulacyjnego.
  3. Wykonaj wykres punktowy z czasem na osi x i dwiema osiami y z temperaturą i ciśnieniem (rysunek uzupełniający S2).
  4. Wykonaj dwie dodatkowe kolumny dla krzywej stabilności hydratu. W pierwszej kolumnie wprowadź temperatury od 273,15 K do ~279,15 K w odstępach 0,1 K. W drugiej kolumnie oblicz ciśnienie, korzystając ze wzoru (1) z Sloan & Koh13.
    P [kPa] = exp(a+b/T [K]), gdzie a = 38,98 i b = -8533,80 (1)
  5. Wykonaj wykres punktowy granicy stabilności hydratu, z temperaturą (K) na osi x i ciśnieniem (kPa) na osi y. Dodaj drugą serię na wykresie punktowym z eksperymentalną temperaturą i ciśnieniem odpowiednio na osiach x i y (Rysunek 4).
  6. Zwróć uwagę na wykresy, gdzie widoczna stała się otoczka hydratowa, zgodnie z obrazowaniem poklatkowym.

7. Utrzymuj sprzęt.

  1. Uzupełnij roztwór w zbiorniku etanolem przed każdą próbą w celu zastąpienia odparowanego etanolu. Całkowicie wymieniaj roztwór zbiornika co miesiąc.
  2. Wymieniaj o-ringi i gumową podkładkę co 2 miesiące regularnego użytkowania.
  3. Wymień połączenia portów, jeśli wystąpi uporczywy wyciek, którego nie można naprawić przez dokręcenie.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Dzięki tej metodzie, otoczka hydratu gazu na kropli może być monitorowana wizualnie przez szafirowe okienko komory ciśnieniowej oraz za pomocą przetworników temperatury i ciśnienia. Aby zarodkować otoczkę hydratu po sprężeniu do 5 MPa, suchy lód można dodać do górnej części komory ciśnieniowej w celu wywołania szoku termicznego w celu wywołania szybkiej krystalizacji hydratu. Istnieje wyraźna różnica morfologiczna w tworzeniu się skorupy hydratowej wymuszonej suchym lodem. Kropla wody przeszła z gładkiej, odbijającej świ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

Opracowaliśmy metodę bezpiecznego formowania powłok hydratów metanu na siedzących kropelkach wody i udostępniamy tę metodę maszynie i montażowi do obróbki i montażu komory ciśnieniowej o ciśnieniu roboczym 10 MPa, a także systemów ciśnieniowych i chłodzenia. Cela ciśnieniowa jest wyposażona w stolik na kroplę zawierającą wbudowane termopary, szafirowe okienko do wizualizacji kropli oraz przetwornik ciśnienia przymocowany do górnej części ogniwa. Układ chłodzenia składa się ze schłodzonego glikolu etylenowego krążącego w ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Nie ma sprzecznych interesów finansowych.

Podziękowania

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

Grant NASA Exobiology 80NSSC19K0477 sfinansował te badania. Dziękujemy Williamowi Waite'owi i Nicolasowi Espinozie za cenne dyskusje.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
APARAT I LAPTOP
Korpus aparatuNikonD7200Nazwa w protokole: aparat
Camera Control Pro 2 OprogramowanieNikonNazwa w protokole: oprogramowanie aparatu
LaptopHP Pavilionhp-pavilion-laptop-14-ce0068stMusi to być komputer z dużą ilością miejsca (~ 1 Tb)
Nazwa w protokole: laptop
Obiektyw makrofotograficznyNikonAF-S MICRO 105mm f/2.8G IF-ED Nazwa obiektywuw protokole: obiektyw
materiały eksploatacyjne
woda dejonizowanaNazwa w protokole: woda DI
Suchy lódVWR lub sklepKup tuż przed zarodkowaniem
Nazwa w protokole: suchy lód
EtanolNazwa w protokole: etanol
GlikolNazwa w protokole: glikol etylenowy
< strong > COOLING SYSTEM< / strong>
1/2 cala OD x 3/8 cala ID x 25 stóp Rurka polietylenowaEverbiltModel # 301844Do cyrkulacji chłodziwa z agregatu chłodniczego do wężownic miedzianych w akwarium
Nazwa w protokole: 3/8" (średnica wewnętrzna) rurki z tworzywa sztucznego
Agregat cyrkulacyjnyPolyscienceNazwa w protokole: agregat chłodniczy
Ekonomiczna elastyczna izolacja rur z pianki polietylenowejMcMaster-Carr4530K162o grubości 3/4 "; 1/2" średnica wewnętrzna; Wartość R 3; 6' long
Nazwa w protokole: izolacja rur piankowych
z tworzywa sztucznegoUżyj dowolnego węża, który pasuje do połączenia lotniczego w laboratorium i wystarczająco długiego, aby podróżować od połączenia lotniczego do przodu akwarium
< strong > DATALOGGER < / strong>
Armatura dla 34970A /
34972A, 20-kanałowy		Keysight Technologies34901ANazwa w protokole: rejestrator danych wielokanałowy
Benchvue lub oprogramowanie BenchlinkBenchvue lub BenchlinkNazwa w protokole: oprogramowanie przetwornika temperatury
Akwizycja danych / jednostka przełączająca. GPIB, RS232Keysight Technologies34970ANazwa w protokole: rejestrator danych
Interfejs USB/GPIBKeysight Technologies82357BNazwa w protokole: rejestrator danych USB
wielokanałowy
Schott Fostec -LLC 20510 Ace Światłowodowe źródło światłaSchott FostecA205003115PS-12W-B20 115 V ~AC 50/60Hz 5/4,5 W
Nazwa w protokole: źródło światła jednostka
Prowadnica źródła światła Schott Fostec - pojedyncza wiązkaSchott FostecA08031.40Nazwa w protokole: światłowodowego źródła światła
< SILNY>METAN I REGULATOR
/4 cala zewnętrznego x 20 stóp Miedziana miękka cewka chłodniczaEverbiltModel # D 04020PSDo zwiększania ciśnienia w pompie ciśnieniowej ISCO. Do cyrkulacji chłodziwa potrzebny jest dodatkowy pakiet, jak podano poniżej.
Nazwa w protokole: wysokociśnieniowy 1/4" rura miedziana
Reduktor butli z metanemAirgasY11N114G350-AGNazwa w protokole: reduktor butli z metanem
Butla z metanemAirgasME UHP300Nazwa w protokole: butla z metanem
POMPA CIŚNIENIOWA
/4 cala  elastyczna rurka, ~ 3 stopy.Podłączyć do wlotu pompy w celu przeprowadzenia testu szczelności
Nazwa w protokole: 1/4"  elastyczna
rurka Pompa strzykawkowa 260D z kontroleremTeledyne Instruments Inc.67-1240-520Nazwa w protokole: sterownik pompy ciśnieniowej
− Ethernet/USBTeledyne Instruments Inc.62-1240-114Kup, jeśli chcesz zainstalować Labview na komputerze i zdalnie sterować pompą ciśnieniową. Nie zrobiliśmy tego.
Rurka bez szwu ze stali nierdzewnej 316 z gładkim otworem, średnica zewnętrzna 1/4 ", grubość ścianki 0,035", długość 1 stopy (x5)McMaster-Carr89785K824Nazwa w protokole: rura 1/4 "
Rura bez szwu ze stali nierdzewnej 316 o gładkim otworze, średnica zewnętrzna 1/8 ", grubość ścianki 0,02", długość 1 stopy (x4)McMaster-Carr89785K811Nazwa w protokole: rura
1/8"Złączka rurowa Swagelok ze stali nierdzewnej, złączka redukcyjna, 1/4 cala. x 1/8 cala Rura o średnicy zewnętrznej (x4)Swagelok  SS-400-6-2Nazwa w protokole: adapter 1/8 "do 1/4"
PRESSURE CELL
316 Zestaw nakrętek i tulejek ze stali nierdzewnej (1 nakrętka / 1 przednia tulejka / 1 tylna tulejka) do 1/4 cala. Łącznik rurowy (20)Swagelok  SS-400-NFSETSłuży do montażu połączeń w razie potrzeby
Nazwa w protokole: zestaw tulejek
Wąż spiralny ze stali nierdzewnej (FM) 316L, 1/4 cala, oplot ze stali nierdzewnej 316L, 1/4 cala. Adaptery rurowe, 60 cali. (1,5 m) DługośćSwagelokSS-FM4TA4TA4-60Łączy pompę ciśnieniową z komorą ciśnieniową
Nazwa w protokole: 1/4" pleciony elastyczny wąż
ABAQUSABAQUS FEANazwa w protokole: oprogramowanie symulacyjne
Odporna na ścieranie podkładka amortyzująca do 7/8", 0,875" ID, 2,25" OD, opakowania po 10 sztuk (x1)McMaster-Carr90131A107Nazwa w protokole: Podkładka gumowa 2,25 "
Odporna na ścieranie podkładka uszczelniająca, tkanina aramidowa / guma Buna-N, rozmiar 3/8 ", średnica zewnętrzna 0,625", opakowania po 10 sztuk (x1)McMaster-Carr93303A105Używany do portu oświetleniowego
Arkusz akrylowy | Biały 2447 / WRT31
Papier ekstrudowany maskowany (półprzezroczysty 55% (0,118 x 12 x 12)		Międzystanowe tworzywa sztuczneACRW7EPSHObrabij okrąg akrylu, aby zmieścił się w wewnętrznej komorze komory ciśnieniowej, aby służył jako tło do obrazowania
Nazwa w protokole: płyta akrylowa
AutoCADAutoCADNazwa w protokole: oprogramowanie do projektowania inżynierskiego
Złączka Conax ConaxTechnologies311401-011TG(PTM2/)-24-A6-T, OPCJONALNIE 1/4" NPT
Nazwa w protokole: złącze z uszczelnieniem ciśnieniowym
Przetworniki/przetworniki ciśnieniowe wypełnione olejem o wysokiej dokładności
do zastosowań przemysłowych ogólnych
(x2)		Omega Engineering, Inc.PX409-3.5KGUSBHKup dwa, aby mieć kopię zapasową.
Nazwa w protokole: przetwornik ciśnienia
KOMORA WYSOKIEGO CIŚNIENIA  CZĘŚCIWither Tool, Die and Manufacturing CompanyObróbka części komór ciśnieniowych zgodnie z rysunkami CAD (rysunek S1)
Nazwa w protokole: Część B = podkładka ze stali nierdzewnej
Śruba z gniazdowym ze stali nierdzewnej 316 o wysokiej wytrzymałości, gwint M5 x 0,80 mm, długość 14 mm (x20)McMaster-Carr90037A119Używany do portu oświetleniowego
Śruba z gniazdowym ze stali nierdzewnej 316 o wysokiej wytrzymałości, Gwint M8 x 1,25 mm, długość 25 mm (x20)McMaster-Carr90037A133Nazwa w protokole: M8 ze stali nierdzewnej
Olejoodporny twardy O-ring Buna-N, 3/32 Szerokość ułamkowa, numer kreski 120, opakowania po 50 sztuk (x1)McMaster-Carr5308T178Nazwa w protokole: 1" o-ring
Olejoodporny twardy O-ring Buna-N, 3/32 Szerokość ułamkowa, numer kreski 128, opakowania po 50 sztuk (x1)McMaster-Carr5308T186Nazwa w protokole: 1,5-calowy o-ring
Omega Inc. oprogramowanie przetwornika ciśnieniaOmega Engineering, Inc.Nazwa w protokole: oprogramowanie przetwornika ciśnienia
Dysk poliwęglanowyMcMaster-Carr8571K31Wymieniony na rysunkach CAD dla portu oświetlenia, Rys. S1 Część E
Okna szafirowe (x3)Guild Optical Associates, Inc.Okno szafirowe klasy optycznej, płaszczyzna C
Średnica: 1,811 "±. 005"
Grubość: .590" ±. 005"
Jakość powierzchni: 60/40
Krawędzie szlifowane i bezpieczne fazowane		Kup trzy, aby były dwie kopie zapasowe.
Nazwa w protokole: szafirowe okno
Solidny drut termopary Izolacja i kurtka FEP, typ K, rozmiar 24, długość 50 stóp (x1)McMaster-Carr3870K32Nazwa w protokole: termopary
Zintegrowany zawór iglicowy ze stali nierdzewnej, 0,37 Cv, 1/4 cala Łącznik rurki Swagelok, trzpień regulacyjny (x4)Swagelok  SS-1RS4Two będzie również używany do pompy ciśnieniowej.
Nazwa w protokole: Zawory iglicowe 1/4"
Złączka rurowa ze stali nierdzewnej, złączka sześciokątna, 1/4 cala. Męski NPT (x2)Swagelok  SS-4-HNUżywany do portu oświetleniowego
Złączka rurowa Swagelok ze stali nierdzewnej, trójnik żeński, 1/4 cala. Średnica zewnętrzna rury x 1/4 cala Średnica zewnętrzna rury x 1/4 cala Żeńskie NPT (x2)Swagelok  SS-400-3-4TTFUżywany z przetwornikiem ciśnienia
Nazwa w protokole: trójnik rozgałęziony
Złączka rurkowa Swagelok ze stali nierdzewnej, złącze męskie, 1/4 cala. Średnica zewnętrzna rury x 1/4 cala Męski NPT (x4)Swagelok  SS-400-1-4Używany na górnym porcie i bocznym porcie prowadzącym do zaworów iglicowych
Nazwa w protokole: NPT
Złączka rurowa Swagelok ze stali nierdzewnej, złącze portu, 1/4 cala. Średnica zewnętrzna rury (x8)Swagelok  SS-401-PCSłuży jako połączenia rurowe między NTP a połączeniami zaworów
Nazwa w protokole: złącze portu złącze złącza
TANK
1/4 cala OD x 20 stóp Miedziana miękka cewka chłodniczaEverbiltModel # D 04020PSDo cyrkulacji płynu chłodzącego
Nazwa w protokole: 1/4 "rura miedziana
10 galonów akwariumNazwa Tetraw protokole: Zbiornik o pojemności 10 galonów
2 uncje WaterweldJ-B WeldModel # 8277Nazwa w protokole: uszczelniacz podwodny
3 cale x 25 stóp Folia z folią Izolacja rur z włókna szklanegoFrostKing Model # SP42X / 16Do owijania wokół akwarium
Nazwa w protokole: włókno szklane wyłożone folią
3/8 7/8 cala. Opaska zaciskowa ze stali nierdzewnej (10 sztuk)EverbiltModel # 670655ENazwa w protokole: zaciski do węży z napędem ślimakowym
Nazwa styropianuw protokole: materiał izolacyjny
NARZĘDZIA
1-1/8 cala. Obcinak do rur z grzechotkąHuskyModel # 86-036-0111
1/2 cala do 1 cala Obcinak do rurApolloModel # 69PTKC001
Klucz nastawny (x2)Rdzeń stalowyModel # 31899Potrzebujesz dwóch kluczy ze szczęką co najmniej 1"
Zestaw kluczy imbusowychHome Depot
TaśmaNazwa w protokole: taśma klejąca
Elastyczna rurka, jak linia dożylna, pasująca do końca sondy grainger (kaniula)Nazwa w protokole: IV rurka
Sonda Grainger o rozmiarze 18GraingerDo wprowadzania kropelki
Nazwa w protokole: kaniula
Smar wysokopróżniowyDow corningNakładaj na o-ringi przed włożeniem okna szafirowego
Nazwa w protokole: smar próżniowy
Klein Tools Professional 90 stopni 4-w-1 giętarka do rurKlein Tools Model # 89030Nazwa w protokole: giętarka do rur
Płyn Snoop wykrywacz nieszczelnościSwagelokMS-SNOOP-8OZDo wykrywania nieszczelności pod ciśnieniem, gdy metan
Nazwa w protokole: detektor nieszczelności cieczy
PrzyssawkaHome DepotDo usuwania szczelnie dopasowanego okna szafirowego
Nazwa w protokole: przyssawka
TaśmaNazwa w protokole: taśma hydrauliczna
Temflex 3/4 cala x 60 stóp 1700 Taśma izolacyjna3MModel # 1700-1PK-BB40Nazwa w protokole: taśma izolacyjna
spożywczy etylenowy Rurki 11 ciśnieniowy ze stali nierdzewnej klejąca teflonowa

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Powstawanie hydrat w metanupow oki hydratowekomora ci nieniowamorfologia hydrat wobrazowanie poklatkowemonitorowanie temperaturydysocjacja hydrat wbia ka przeciwzamra aj cestabilno hydrat w gazu

Powiązane artykuły