Протокол для измерения тепловых свойств переохлажденной Синтетические Песчано-вода-газ-метан гидратов образца

Общая цель этой процедуры заключается в определении тепловых свойств образца, состоящего из песка, воды, газообразного метана и гидрата метана. Этот урок может помочь ответить на ключевые вопросы в области технологий газодобычи, такие как моделирование добычи газа, природные гидраты метана. Для начала поместите сосуд высокого давления на вибрационный стол.

Налейте 1,5 литра чистой воды в бутылку с водой и 4 000 грамм кварцевого песка в бутылку с песком. Точно взвесьте массы песка и воды в соответствующих бутылках. Затем налейте 1 литр чистой воды в сосуд высокого давления с внутренним объемом 2, 110 кубических сантиметров из бутылки с водой до тех пор, пока вода не заполнит половину внутреннего сосуда.

Включите вибростол, чтобы завибрировать весь сосуд. Установите частоту вибрации на 50 Гц, а блок питания на 220 Вт. Удалите остаточный воздух из дренажной магистрали и центрированного металлического фильтра на дне сосуда путем вибрации сосуда.

Насыпьте в сосуд 3 300 граммов кварцевого песка из бутылки с песком с постоянной скоростью примерно один грамм в секунду с помощью воронки, расположенной у поверхности воды, в то время как весь сосуд вибрирует для обеспечения равномерной упаковки. Остановите вибрацию, когда вода достигнет края судна. Поместите кольцо в качестве временной стенки на обод судна, чтобы предотвратить разлив воды.

Снова вибрируйте сосуд, как и раньше, и когда песок достигнет края сосуда, выключите вибрацию. Удалите излишки, налейте воду с помощью дренажной линии и перелейте ее обратно в бутылку с водой. Снимите временную стену.

Утрамбуйте песок, вибрируя сосуд один или два раза с частотой 50 герц и 300 Вт в секунду, и при необходимости добавьте еще песка. Взвесьте массу песка и воды в соответствующих бутылках. Далее рассчитайте массы песка и воды в сосуде по разнице масс в бутылках с песком и водой.

В этом эксперименте масса песка в сосуде составляла 3 385 граммов, а масса воды в сосуде — 823,6 грамма. Масса воды в сосуде обозначается как w всего. Накройте сосуд высокого давления крышкой из нержавеющей стали и последовательно затяните болты диагонально противоположных пар.

Переместите сосуд высокого давления с вибрационного стола на стол, предназначенный для проведения эксперимента. Накройте сосуд высокого давления теплоизолятором для контроля температуры. Затем подсоедините трубопроводы высокого давления и трубопроводы охлаждающей воды к резервуару высокого давления.

Откройте клапаны входного и выходного газопроводов. Проветрите 10 литров метана со скоростью 800 миллилитров в минуту до тех пор, пока в ловушку не будет сбрасываться лишняя вода под атмосферным давлением. Выброс песка предотвращается благодаря расположенному по центру металлическому фильтру, закрепленному на днище судна.

Остаточная вода остается на поверхности песка, потому что гидрофильный кварцевый песок поглощает молекулы воды. Взвесьте массу воды в конденсатоотводчике с конденсатоотводчиком, чтобы определить объем газа в сосуде. Определите массу остаточной воды, с рези.

В этом случае w resi составляет 360,6 грамма, а w trap - 463 грамма. После закрытия клапана выходного газопровода впрыскивают метан, чтобы увеличить давление залива метана в сосуде примерно до 12,1 мегапаскаль при комнатной температуре. Затем закройте вентиль входной газовой магистрали.

Начните записывать давление и температуру в сосуде во время эксперимента с помощью регистратора данных. Включите чиллер для охлаждения сосуда с комнатной температуры до 2,0 градусов Цельсия путем циркуляции охлаждающей жидкости. Позвольте охлаждающей жидкости циркулировать от чиллера к дну сосуда, оттуда к крышке сосуда и, наконец, обратно в охладитель.

Настройте параметры измерения с помощью программного обеспечения анализатора с помощью источника переходной плоскости (TPS) и рассчитайте степень переохлаждения, определенную в текстовом протоколе. Наиболее важным этапом является выполнение измерения постоянного сонара путем удержания повышения температуры над суперохлаждающим экраном датчика TPS. Одновременно измеряйте теплопроводность, теплопроводность и объемную удельную теплоемкость с помощью анализатора TPS после того, как степень переохлаждения превысит два градуса Цельсия.

После каждого измерения вручную переключайте кабели между зондом TPS и анализатором во время эксперимента. Собирайте данные каждые три-пять минут. Повторяйте измерения до тех пор, пока степень переохлаждения снова не достигнет двух градусов Цельсия.

В этом эксперименте степень переохлаждения первоначально увеличивается со временем. После того, как степень переохлаждения достигает максимального значения, она постепенно снижается до нуля градусов по Цельсию, потому что давление снижается с образованием MH. Здесь показан температурный профиль, на который не влияет плавление гидрата метана, и температурный профиль, на который влияет плавление. Обратите внимание, что этот профиль не может быть проанализирован с помощью метода TPS, поскольку уравнения анализа предполагают стабильные условия выборки.

Показаны давление, температура и степень переохлаждения в сосуде в зависимости от времени. MH зарождается после того, как система достигает равновесия давления и температуры. Здесь показана насыщенность осадочных пород MH, водой и метаном в зависимости от времени.

Степень насыщения рассчитывается с помощью уравнения состояния газа. Пример измерения тепловых констант показан здесь. Стрелки с двойным направлением обозначают диапазон данных, используемых в анализе.

Анализ 1 является примером неподходящего диапазона, а анализ 2 — примером подходящего диапазона. Здесь показаны результаты анализа инверсии TPS для каждого диапазона. Показано отклонение температурных данных от кривой линейной аппроксимации.

Если выбран соответствующий диапазон анализа, то разница температур становится небольшой и примерно постоянной. Наконец, показаны теплопроводность как функция времени, удельная теплоемкость как функция времени и теплопроводность как функция времени.