Name: Protocolo para medir as propriedades térmicas de um sintético areia-água-gás-hidrato de metano Amostra Supercooled (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: Aprenda a medir propriedades térmicas de amostras sintéticas de sedimento com hidrato de metano usando um vaso de alta pressão e análise TPS. Este protocolo padronizado avança a tecnologia de produção de gás.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Este estudo foi financiado pelo Consórcio de Pesquisa MH21 de hidrato de metano Recursos no Japão e no Programa Nacional de Hidratos de metano exploração por parte do Ministério da Economia, Comércio e Indústria. Os autores gostariam de agradecer T. Maekawa e S. Goto para a sua assistência com os experimentos. figuras Reproduzido com permissão de (Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y., combustíveis energéticos, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI.: 10.1021 / ef502350n). Copyright (2015) American Chemical Society.

Nota: Por favor, consulte todas as fichas de dados de segurança do material relevantes como este estudo utiliza alta pressão inflamável gás metano e um grande reservatório de alta pressão. Usar um capacete, óculos de segurança e botas de segurança. Se o sistema de controlo pára temperatura, a pressão no recipiente aumenta com MH dissociação. Para evitar acidentes, o uso de um sistema de válvula de segurança é fortemente recomendada para libertar automaticamente o gás de metano para a atmosfera. O sistema de válvula de segurança pode trabalhar sem fornecimento de energia elétrica. 1. Preparação das amostras de gás de areia-água-de metano 9 <ol><li> Colocar o recipiente de alta pressão sobre a mesa de vibração. </li><li> Despeje 1,5 L de água pura em uma garrafa de água e 4,000 g de areia de sílica em uma garrafa de areia. Pesar com precisão as massas de areia e de água nas garrafas de areia e água, respectivamente. </li><li> Pour 1 L de água pura no recipiente de alta pressão com um volume interno de 2110 centímetros 3 a partir de uma garrafa de águaaté que a água enche a metade do recipiente interior. </li><li> Ligue a mesa de vibração para vibrar todo o vaso. Definir a taxa de vibração e a fonte de alimentação a 50 Hz e 220 W, respectivamente. Aplicar a vibração até a conclusão da etapa 1.5. Retirar o ar residual na linha de drenagem e filtro metálico sinterizado no fundo do recipiente por meio de vibração do navio. </li><li> Pour 3300 g de areia de sílica a partir de uma garrafa de areia para o recipiente a uma velocidade constante de cerca de 1 g s-1 utilizando um funil realizado perto da superfície da água, enquanto todo o vaso é agitado para assegurar a embalagem uniforme. </li><li> Pare a vibração quando a água atinge o rebordo do recipiente. </li><li> Coloque um anel como uma parede temporária na borda do recipiente para impedir a água de derramar. </li><li> Vibrar o recipiente de novo a 50 Hz e 220 W. </li><li> Quando a areia atinge o rebordo do recipiente (140 milímetros de altura), desligar a vibração. </li><li> Retirar a parede temporária e excesso de água dos poros usando thlinha de drenagem e. Despeje a água de volta pore excesso na garrafa de água. </li><li> Embalar a areia pela vibração do navio uma ou duas vezes a 50 Hz e 300 W por 1 segundo e adicionar mais areia se necessário. </li><li> Pesar as massas de areia e de água nas garrafas de areia e água. Calcule as massas de areia e de água no recipiente a partir das diferenças de massa nas garrafas de areia e água. Nesta experiência, as massas de areia e água no vaso foram 3.385 g e 823,6 g, respectivamente. A massa de água no recipiente é denotado como w total. </li><li> Cobrir o vaso de alta pressão com uma tampa de aço inoxidável e apertar os parafusos de pares opostos diagonalmente em sequência. </li><li> Mover o reservatório de alta pressão a partir da mesa de vibração para a tabela destina-se para a experiência. </li><li> Cobrir o vaso de alta pressão com o isolador de calor para controlar a temperatura. </li><li> Ligar as condutas de alta pressão e as linhas de fluxo de água de arrefecimento para o reservatório de alta pressão. </li&gt; <li> Abra as válvulas dos dutos de entrada e de gás de saída. Ventilar 10 L metano a uma taxa de 800 ml min -1 até que não há excesso de descargas de água para dentro da armadilha, sob pressão atmosférica. A descarga de areia é impedida por um filtro metálico sinterizado fixo na parte inferior do navio. A água residual permanece na superfície da areia, porque a areia de sílica hidrofílica absorve as moléculas de água. </li><li> Pesa-se a massa de água na armadilha, W armadilha, para determinar o volume de gás no vaso. Determinar a massa de água residual, res w, no recipiente utilizando a equação w res = w total - w armadilha. Neste caso, res W e W armadilha era 360,6 g e 463,0 g, respectivamente. </li><li> Determinar a porosidade da amostra usando a fórmula Ѱ = 1 - célula V areia / V, em que V é o volume da areia de tele areia determinada pela razão de massa de areia a densidade da areia (ou seja, ρ s = 2,630 kg m-3), e célula de V é o volume interior do vaso. O Ѱ porosidade da amostra foi de 0,39. </li><li> Fechar a válvula da linha de gás de saída. Injectar metano para aumentar a pressão de poro de metano no vaso a cerca de 12,1 MPa a temperatura ambiente (ou seja, 31,6 ° C). </li><li> Fechar a válvula da linha de entrada de gás. </li><li> Iniciar a gravação da pressão e da temperatura no vaso durante o experimento usando o registrador de dados. O intervalo de amostragem de dados é de 5 seg. O tempo total do experimento é de aproximadamente 3.000 min. </li></ol> 2. MH Síntese e medição da amostra Supercooled 9 &#39;Propriedades Térmicas <ol><li> Ligue o arrefecedor para arrefecimento do vaso desde a temperatura ambiente a 2,0 ° C, fazendo circular o líquido de arrefecimento. Deixe a circular refrigerante do chiller tO fundo do recipiente, a partir daí para a tampa do recipiente, e, finalmente, de volta para o resfriador. A taxa de alteração da temperatura no vaso foi de aproximadamente 0.001 ° C seg -1. </li><li> Defina os parâmetros de medição usando o software analisador de TPS. Defina o tipo de sensor para sensor projeto # 7577. Definir a potência de saída W 0 a 30 mW e o tempo de medição a 5 segundos. Note-se que os parâmetros apropriados devem ser alteradas se o tipo de sensor ou condições de amostra mudar. Definir os parâmetros para aumentar a temperatura de 1 ° C a 1,5 ° C. </li><li> Calcular o grau de super-ref rigeração, AT sup, com a seguinte equação: AT sup = eq T (P) - T. (3) T EQ (P) é a temperatura de equilíbrio da MH como uma função da pressão P. Eq T (P) é calculada utilizando o software CSMGem 1.0; P e T são a pressão e a temperatura no recipiente de medida utilizando medidores de pressão e temperatura, respectivamente. </li><li> Simultaneamente medir a condutividade térmica, a difusividade térmica e calor específico volumétrico utilizando o analisador de TPS após sup AT é maior do que 2 ° C. </li><li> Mudar a sonda TPS conectado ao analisador de propriedades térmicas após cada medição. Alterne os cabos entre as sondas TPS e o analisador manualmente durante o experimento 9. O esquema de ligação é mostrado na Figura 9 em referência S2. A sequência de comutação para cada sensor é não. 6 → 2 → 7 → 5 → 1 → 9 → 4 → 3 → 8 → 6 .... A sequência baseia-se na distância entre os sensores, o que é definido como medida do possível, para impedir que o calor residual a partir de afectar as medições. Coletar dados a cada 3-5 min. </li><li> Repita as medições até &amp; #916; sup T chega a 2 ° C novamente. Nesta experiência, Δ t sup inicialmente aumenta com o tempo. Após AT sup atinge o valor máximo, AT sup diminui gradualmente até 0 ° C, porque a pressão diminui, com a formação de MH. Verificar se sup AT é maior do que 2 ° C antes de as medições usando a equação 3 TPS. </li><li> Certifique-se de que o perfil de temperatura não é afectada por MH fusão. Se MH derrete durante as medições, a temperatura não irá aumentar, porque de fusão de MH é uma reacção endotérmica. Verificar o perfil de temperaturas durante as medições, e é discutido na secção de resultados. </li><li> Realizar a análise das propriedades térmicas para todos os dados do perfil de temperatura utilizando a técnica de TPS. </li></ol> 3. Cálculo da Mudança Saturação da Amostra 9,11 Nota:O grau de saturação para MH, água, gás e na amostra como função do tempo t é calculado utilizando a equação de estado do gás. Os detalhes de cálculo e equações utilizadas são previamente descrito 11. <ol><li> Calcule o V gás volume de gás metano, t no momento t <img alt="equação 4" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq4.jpg" /> onde Q é o volume inicial do gás no reservatório, V MH, t - 1 é o volume de MH no tempo t - 1, e R é VHW a proporção em volume de água e MH. <img alt="equação 5" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq5.jpg" /> Na equação 5, n é o número de hidratação MH (~ 6), MH ρ e ρ água correspondem à densidade de MH e água, respectivamente, e W MH e água W denotar a massa molecular de MH e água, respectively. </li><li> Calcular a quantidade Dm t (mol) de MH formado a partir de t - 1 a t <img alt="equação 6" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq6.jpg" /> onde R é a constante dos gases, P é a pressão do gás metano, e Z t (gás T, T, P gás, t) é o coeficiente de compressão de metano no tempo t. Nós 9 e Sakamoto et al. 11 usaram a equação Benedict-Webb-Rubin (BWR), modificado por Lee e Kesler, para o cálculo de Z t 12, 13. Para este cálculo, as fórmulas (3-7.1) - (3-7.4) da equação 13 BWR e as constantes de Lee-Kesler são utilizadas nas Tabelas 3 - 7 de referência 13. </li><li> Calcule a variação do volume Δ V MH, <sub&gt; t de MH de t - 1 a t <img alt="equação 7" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq7.jpg" /> onde P s representa a pressão de referência de 101325 Pa, Ts é a temperatura de referência de 273,15 K, Z s é o coeficiente de compressão em P s e t s (Z s ~ 1), e V CH4 é a razão entre o volume de gás metano na unidade de volume de MH [Nm 3 m -3]. Use um valor V CH4 de 165.99 [Nm 3 m -3]. </li><li> Calcule o volume V MH, t de MH no tempo t <img alt="equação 8" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq8.jpg" /></li><li> Calcular o volume de água da água V, T no recipiente de pressão no tempo t <img alt="equação 9" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq9.jpg" /&gt; onde V água, 1 é o volume inicial de água. </li><li> Repita os cálculos usando equações. 4-9 no tempo t = 2, 3, ... para determinar a alteração da saturação da água, metano, e MH 11. A condição inicial é t = 1, ou seja, gás V, 1 = Q. A P e T no tempo t são tomadas a partir dos registros de dados 9. Os resultados dos cálculos são mostrados na secção seguinte. </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>

Os autores não têm nada a divulgar.

foi avaliado o efeito do calor formação de MH por medição. O calor formação de HM foi estimada a partir dos produtos da taxa de mudança de S h, como mostrado na Figura 3b, e a entalpia de formação H = 52,9 kJ mol -1 para MH 14. Por conseguinte, a mudança de temperatura máxima foi de 0,00081 ° C seg -1. Isto foi muito menor do que o aumento de temperatura AT C do sensor TPS entre 1 ° C e 1,5 ° C durante o intervalo de tempo...

Hidratos de gás são compostos cristalinos que compreendem estruturas de gaiola de moléculas de água ligadas a hidrogênio que contêm moléculas hóspedes na gaiola 1. Grandes quantidades de hidratos de metano (MHS) nas regiões de permafrost fundo do oceano e são recursos de energia no futuro interessantes, mas pode afetar as condições climáticas globais 2. Em março de 2013, o óleo Japão, Gás e Metais National Corporation realizou o primeiro teste de produção offshore do mundo para extrair gás a partir de sedimentos MH-rolamento naturais no leste Nankai Trough pelo &quot;método de despressurização&quot; 3,4. Hidratos de gás pode armazenar gases como o metano 1, hidrogênio 5, CO 2 1,6, e ozônio 7. Assim, metano e hidrogênio hidratos são estudados como armazenamento de energia potencial e meios de transporte. Para reduzir as emissões de CO2 liberadas na atmosfera, o CO 2 sequestração usando CO 2 hidratos em sedimentos do fundo do oceano têm sido estudados 6. O ozono é actualmente utilizada na purificação de água e esterilização de alimentos. Estudos de tecnologia de preservação de ozono foram realizados porque é quimicamente instável 7. A concentração de ozono em hidratos é muito maior do que em água ozonizada ou 7 gelo. Para desenvolver a produção de gás a partir de sedimentos MH-rolamento naturais e tecnologias baseadas em hidrato, é imperativo para entender as propriedades térmicas de hidratos de gás. No entanto, os dados propriedades térmicas e estudos de modelos de gás sedimentos contendo hidratos são escassos 8. O &quot;método de despressurização&quot; pode ser utilizado para dissociar MH no espaço dos poros do sedimento através da diminuição da pressão de poro abaixo da estabilidade do hidrato. Neste processo, os componentes espaciais sedimento poros mudar a partir de água e a partir de MH de água, MH, e gás. medição das propriedades térmicasdesta última condição é difícil porque o calor de fusão de MH podem afectar as medições. Para resolver este problema, Muraoka et al. Realizada a medição das propriedades térmicas em condições super-resfriados durante MH formação 9. Com este protocolo vídeo, explicar o método de medição da amostra de areia-água-gás-MH sintético super-resfriado. A Figura 1 mostra a instalação experimental para medir as propriedades térmicas do sedimento hidrato de metano-rolamento artificial. A configuração é a mesma mostrada em referência 9. O sistema compreende, principalmente, um reservatório de alta pressão, pressão e controle de temperatura, e as propriedades térmicas do sistema de medição. O reservatório de alta pressão é composto de aço inoxidável cilíndrico com um diâmetro interno de 140 mm, e uma altura de 140 mm; seu volume interno com o volume morto removido é 2.110 cm3, e seu limite de pressão é de 15 MPa. o transie<html> fonte avião nt (TPS) técnica é usada para medir as propriedades térmicas 10. Nove sondas TPS com raios individual de 2.001 mm são colocados no interior da embarcação. A disposição dos nove sondas 9 é mostrada na Figura 2, em referência 9. As sondas TPS estão ligados ao analisador das propriedades térmicas com um cabo e mudado manualmente durante o experimento. Os detalhes do sensor TPS, diagrama de conexão e configuração no vaso são mostrados nas Figuras S1, 2 e 3 da informação de apoio em referência 9. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/53956/53956fig1.jpg" /> Figura 1:. A montagem experimental para medir as propriedades térmicas do sedimento hidrato de metano-rolamento artificial A figura é modificada a partir de referência 9.3956fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. O método TPS foi usada para medir as propriedades térmicas de cada amostra. Os princípios do método são descritas na referência 10. Neste método, o aumento da temperatura em função do tempo, AT av, é <img alt="equação 1" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq1.jpg" /> Onde <img alt="equação 2" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq2.jpg" /> Na Equação 1, W 0 é a potência de saída do sensor, o símbolo r representa o raio da sonda de sensor, λ é a condutividade térmica da amostra, α é a difusividade térmica, e t é o tempo desde o início da alimentação de energia à sonda sensor. D (τ) é um tempo adimensional função dependente. τ </em&gt; é dada por (aT / r) 1/2. Na Equação 2, o símbolo m representa o número de anéis concêntricos da sonda TPS e I 0 é uma função de Bessel modificada. A condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico da amostra são simultaneamente determinado por análise de inversão aplicado ao aumento de temperatura que se forneça energia ao sensor de sonda.

<table><tbody><tr><td>Sonda térmica TPS, sensor de disco quente</td><td>Hot Disk AB Co., Suécia</td><td>#7577</td><td>Tipo de sensor Kapton, raio do sensor 2.001 mm</td></tr><tr><td>Analisador de propriedades térmicas de disco quente</td><td>Hot Disk AB Co., Suécia</td><td>TPS 2500&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Toyoura</td><td>Keiseki Kogyo Co., Ltd., Japão</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Gás metano, 99,9999%</td><td>Tokyo Gas Chemicals Co., Ltd., Japão</td><td>N/A</td><td>Grau 6&nbsp; N, Volume 47&nbsp; L, Pressão de carga 14.7&nbsp; </td></tr><tr><td>Sistema de Purificação de Água MPa, Elix Advantage 3</td><td>Merck Millipore., EUA</td><td>N/A</td><td>5 M&Omega; cm (a 25&nbsp; &deg; C) resistividade</td></tr><tr><td>Mesa vibratória, Empacotador de vibração</td><td>Sinfonia Technology Co. Ltd., Japão</td><td>VGP-60</td><td></td></tr><tr><td>Chiller, Termostático Circulador de Banho&nbsp;</td><td>THOMAS KAGAKU Co., Ltd., Japão</td><td>TRL-40SP</td><td></td></tr><tr><td>Coorant, Salmoura Aurora</td><td>Tokyo Fine Chemical Co.,Ltd., Japão</td><td>N/A</td><td>etilenoglicol 71&nbsp; wt%</td></tr><tr><td>Medidor de temperatura</td><td>Nitto Kouatsu., Japão</td><td>N/A</td><td>Pt 100, detector de temperatura de resistência de platina tipo bainha</td></tr><tr><td>Medidor de pressão</td><td>Kyowa Electronic Instruments., Japão</td><td>PG-200 KU</td><td></td></tr><tr><td>Registrador de dados</td><td>KEYENCE., Japão</td><td>NR-500</td><td></td></tr><tr><td>Controlador de fluxo de massa</td><td>OVAL Co., Japão</td><td>F-221S-A-11-11A</td><td>Fluxo máximo 2.000&nbsp; N&nbsp; ML&#8288;/&#8288; M, pressão máxima de projeto 19,6&nbsp; Mpa</td></tr></tbody></table>

protocolo para medir as propriedades térmicas de um sintético areia-água-gás-hidrato de metano amostra supercooled

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

Os hidratos de metano (MHs) estão presentes em grandes quantidades no fundo do oceano e nas regiões do permafrost. O metano e os hidratos de hidrogênio estão sendo estudados como futuros recursos energéticos e meios de armazenamento de energia. Para desenvolver um método para produção de gás a partir de sedimentos naturais contendo MH e tecnologias baseadas em hidratos, é imperativo entender as propriedades térmicas dos hidratos gasosos.
As medições de propriedades térmicas' de amostras compostas por areia, água, metano e MH são difíceis porque o calor de fusão do MH pode afetar as medições. Para resolver este problema, realizamos medições de propriedades térmicas em condições super-resfriadas durante a formação de MH. O protocolo de medição, o método de cálculo da mudança de saturação e as dicas para análise de constantes térmicas da amostra usando técnicas de fonte de plano transiente são descritos aqui.
O efeito do calor de formação de MH na medição é muito pequeno porque a taxa de formação de hidrato de gás é muito lenta. Este método de medição pode ser aplicado às propriedades térmicas do sistema de hidrato de gás-água-gás convidado, que contém hidrogênio, CO2 e hidratos de ozônio, porque a baixa taxa de formação característica do hidrato de gás não é exclusiva do MH. O ponto-chave deste método é a baixa taxa de transição de fase do material alvo. Portanto, este método pode ser aplicado a outros materiais com baixas taxas de transição de fase.

A Figura 2a mostra o perfil de temperatura que não é afectada por MH fusão. AT C é a mudança de temperatura devido à medição &quot;constantes térmicas. A Figura 2B mostra o perfil de temperatura que é afectada por MH fusão. O perfil na Figura 2b não pode ser analisada por meio das equações 1 e 2, porque estas equações são derivados assumindo condições estáveis ​​de amostra. <p class="jove_content" fo:keep-together...

Apresentamos um protocolo para medir as propriedades térmicas de amostras de sedimentos sintéticos contendo hidratos compreendendo areia, água, metano e hidrato de metano.

Protocolo para medir as propriedades térmicas de um sintético areia-água-gás-hidrato de metano Amostra Supercooled

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

O objetivo geral deste procedimento é determinar as propriedades térmicas de uma amostra composta de areia, água, gás metano e hidrato de metano. Esta lição pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo da tecnologia de produção de gás, como simulação de produção de gás, hidratos naturais de metano. Para começar, coloque o vaso de alta pressão na mesa vibratória.Despeje 1,5 litros de água pura em uma garrafa de água e 4.000 gramas de areia de sílica em uma garrafa de areia. Pese com precisão as massas de areia e água em suas respectivas garrafas. Em seguida, despeje 1 litro de água pura no vaso de alta pressão com um volume interno de 2.110 centímetros cúbicos de uma garrafa de água até que a água encha metade do recipiente interno.Ligue a mesa vibratória para vibrar todo o recipiente. Defina a taxa de vibração para 50 hertz e a fonte de alimentação para 220 watts. Remova o ar residual na linha de drenagem e no filtro metálico centralizado na parte inferior do vaso vibrando o vaso.Despeje 3.300 gramas de areia de sílica de uma garrafa de areia no recipiente a uma taxa constante de aproximadamente um grama por segundo usando um funil mantido próximo à superfície da água enquanto todo o recipiente é vibrado para garantir uma embalagem uniforme. Pare a vibração quando a água atingir a borda do recipiente. Coloque um anel como uma parede temporária na borda do recipiente para evitar que a água derrame.Vibre o vaso novamente como antes e, quando a areia atingir a borda do vaso, desligue a vibração. Remova o excesso de água usando a linha de drenagem e despeje-a de volta na garrafa de água. Remova a parede temporária.Embale a areia vibrando o recipiente uma ou duas vezes a 50 hertz e 300 watts por segundo e adicione mais areia, se necessário. Pese a massa da areia e da água em suas respectivas garrafas. Em seguida, calcule as massas de areia e água no vaso a partir das diferenças de massa nas garrafas de areia e água.Neste experimento, a massa de areia no vaso era de 3.385 gramas e a massa de água no vaso era de 823,6 gramas. A massa de água no vaso é denotada como w total. Cubra o vaso de alta pressão com uma tampa de aço inoxidável e aperte os parafusos de pares diagonalmente opostos em sequência.Mover o vaso de alta pressão da mesa vibratória para a mesa destinada ao experimento. Cubra o vaso de alta pressão com um isolante térmico para controlar a temperatura. Em seguida, conecte as tubulações de alta pressão e as linhas de fluxo de água de resfriamento ao vaso de alta pressão.Abra as válvulas dos gasodutos de entrada e saída. Ventile 10 litros de metano a uma taxa de 800 mililitros por minuto até que nenhum excesso de água seja descarregado na armadilha sob pressão atmosférica. A descarga de areia é impedida por um filtro metálico centralizado fixado no fundo do recipiente.A água residual permanece na superfície da areia porque a areia de sílica hidrofílica absorve as moléculas de água. Pesar a massa de água no purgador w purgador para determinar o volume de gás no recipiente. Determinar a massa de água residual, w resi.Neste caso, w resi é de 360,6 gramas e w trap é de 463 gramas. Depois de fechar a válvula da linha de gás de saída, injete metano para aumentar a pressão de vazamento de metano no vaso para aproximadamente 12,1 megapascal à temperatura ambiente. Em seguida, feche a válvula da linha de gás de entrada.Comece a registrar a pressão e a temperatura no vaso durante o experimento usando o registrador de dados. Ligue o resfriador para resfriar o recipiente da temperatura ambiente a 2.0 graus Celsius circulando o refrigerante. Deixe o refrigerante circular do resfriador para o fundo do recipiente, de lá para a tampa do recipiente e, finalmente, de volta para o resfriador.Configure os parâmetros de medição usando o software analisador de fonte de plano transiente, ou TPS, e calcule o grau de superresfriamento conforme determinado no protocolo de texto. A etapa mais crítica é realizar a medição constante do sonar, mantendo o aumento da temperatura sobre o supercoolante do sensor TPS. Meça simultaneamente a condutividade térmica, a difusividade térmica e o calor específico volumétrico usando o analisador TPS após o grau de superresfriamento ser maior que dois graus Celsius.Após cada medição, troque manualmente os cabos entre as sondas TPS e o analisador durante o experimento. Colete dados a cada três a cinco minutos. Repita as medições até que o grau de super-resfriamento atinja dois graus Celsius novamente.Neste experimento, o grau de super-resfriamento aumenta inicialmente com o tempo. Depois que o grau de superresfriamento atinge o valor máximo, ele diminui gradualmente para zero graus Celsius porque a pressão diminui com a formação de MH. Aqui é mostrado um perfil de temperatura não afetado pelo derretimento do hidrato de metano e um perfil de temperatura afetado pelo derretimento. Observe que esse perfil não pode ser analisado pela técnica TPS porque as equações de análise assumem condições de amostra estáveis.A pressão, temperatura e grau de super-resfriamento no vaso em função do tempo são mostrados. MH nuclea depois que o sistema atinge o equilíbrio de pressão e temperatura. A saturação do sedimento com MH, água e gás metano em função do tempo é mostrada aqui.O grau de saturação é calculado usando a equação do estado do gás. Um exemplo das medições de constantes térmicas é mostrado aqui. As setas de duas pontas denotam o intervalo de dados usado na análise.A Análise 1 é um exemplo de um intervalo inadequado e a Análise 2 é um exemplo de um intervalo apropriado. Os resultados da análise de inversão TPS de cada faixa são mostrados aqui. O desvio dos dados de temperatura da curva de ajuste linear é mostrado.Se a faixa de análise apropriada for selecionada, a diferença de temperatura torna-se pequena e aproximadamente constante. Finalmente, a condutividade térmica em função do tempo, o calor específico em função do tempo e a difusividade térmica em função do tempo são mostrados.

protocol-for-measuring-thermal-properties-supercooled-synthetic-sand

Research

JoVE Journal

Environment

Ambiente

Nós usamos um aparelho isotérmicas de adsorção, o analisador de sorção gravimétrica, para testar a capacidade de adsorção de tamanhos de partículas diferentes de xisto, a fim de descobrir a relação entre o tamanho de partícula e a capacidade de adsorção de xisto.

Estudo experimental da relação entre o tamanho de partícula e capacidade de adsorção de metano em xisto

Terra-abundantes minerais desempenham papéis importantes em sistemas hidrotérmicos naturais. Aqui, descrevemos um método confiável e econômico para a investigação experimental das interações minerais orgânicos sob condições hidrotermais.

Um protocolo Experimental para estudar efeitos Mineral sobre transformações hidrotermais orgânicos

Determinação precisa da taxa de fluxo dos gases evoluída é a chave para estudar os detalhes das reações. Nós fornecemos um romance análise quantitativa método de análise de espectro característico equivalente para análise de espectro de massa termogravimetria estabelecendo o sistema de calibração do espectro característico e sensibilidade relativa, para a obtenção do taxa de fluxo.

Análise quantitativa por análise de espectro de massa termogravimetria para reações com Gases evoluídas

Aqui nós relatamos a síntese e caracterização de carbono nanoporous ordenada (com um tamanho de poro 4.6 nm) e SBA-15 (com um tamanho de poro 5.3 nm). O trabalho descreve a superfície e propriedades texturais de peneiras moleculares nanoporous, sua molhabilidade e o comportamento de derretimento de D2O confinado nos materiais.

Propriedades de superfície de carbono de Nanoporous sintetizado e matrizes de sílica

Apresentamos um protocolo para estudar a formação de hidratos na presença de surfactantes nonionicos na interface de uma gotícula de água submersa em ciclopentano. O protocolo consiste na construção de um regulador de temperatura de baixo custo, programável. O sistema de controle de temperatura é combinado com técnicas de visualização e aferição de pressão interna.

Estudando efeitos surfactantes na cristalização do hidrato em interfaces óleo-água usando um dispositivo modular modular integrado de baixo custo

Descrevemos um método para formar hidrato de gás em gotículas de água sessile para estudar os efeitos de vários inibidores, promotores e substratos na morfologia cristalina hidrato.

Cristalização do hidrato de metano em gotículas de água sessile

O presente protocolo descreve a cristalização de cristais de gelo microscópicos e hidratos de clatratos em dispositivos microfluídicos, possibilitando a troca líquida ao redor dos cristais formados. Isso fornece possibilidades incomparáveis para examinar o processo de cristalização e os mecanismos de ligação dos inibidores.

Uma abordagem microfluídica para o estudo da cristalização de hidratos de gelo e clatrato

Este trabalho visa facilitar o desenvolvimento de técnicas padronizadas para impregnação ou enxertia de compostos aminados em substratos de sílica, que são frequentemente amplamente descritas na literatura. Quantidades específicas de solvente, substrato, aminas e os valores de outros parâmetros experimentais importantes serão discutidos em detalhes.

Uma Metodologia Sintética para Preparação de Compósitos de Sílica à Base de Aminas Impregnados e Enxertados para Captura de Carbono

Os nanocompósitos CdSe-SnSe são produzidos pela consolidação de partículas SnSe de engenharia superficial. Uma síntese aquosa simples é empregada para produzir partículas de SnSe. O revestimento de partículas de SnSe com complexos moleculares de CdSe permite controlar o tamanho do grão e aumentar o número de defeitos presentes no nanocompósito, diminuindo assim a condutividade térmica.

CdSe-SnSe policristalino processado em solução, projetado na superfície, exibindo baixa condutividade térmica

Este estudo demonstra uma abordagem para medir as concentrações de gás metano em amostras aquosas usando analisadores ópticos portáteis acoplados a uma câmara de injeção em circuito fechado. Os resultados são semelhantes à cromatografia gasosa convencional, apresentando uma alternativa prática e de baixo custo, particularmente adequada para estudos de campo remotos.

Medição de metano dissolvido em ecossistemas aquáticos usando um analisador de gás de espectroscopia óptica

Aprenda a medir propriedades térmicas de amostras sintéticas de sedimento com hidrato de metano usando um vaso de alta pressão e análise TPS. Este protocolo padronizado avança a tecnologia de produção de gás.

Protocolo para medir as propriedades térmicas de um sintético areia-água-gás-hidrato de metano Amostra Supercooled

Explorar mais vídeos