Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

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

Published: March 21, 2016 doi: 10.3791/53956
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 1
1Research Institute of Energy Frontier, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 2College of Industrial Technology, Nihon University, 3SHIZEN ikohza, Malaysia-Japan International Institute of Technology, Universiti Teknologi Malaysia

Introduction

Газовые гидраты представляют собой кристаллические соединения , которые содержат обойме структуры с водородными связями молекул воды , содержащих молекулы гостя в клетке 1. Большое количество гидратов метана (MHS) в дна океана и районах вечной мерзлоты интересны будущие энергетические ресурсы , но может повлиять на глобальные климатические условия 2.

В марте 2013 года Япония Нефть, газ и металлы Национальная корпорация провела первую в мире испытания морской добычи для извлечения газа из природных MH-мироносиц отложений в восточной части Нанькайского мульды с использованием метода "разгерметизация" 3,4.

Газовые гидраты могут хранить газы , такие как метан, водород 1 5, CO 2 1,6 и озона 7. Следовательно, метан и водород гидраты изучаются в качестве потенциального накопления энергии и транспортировки средств массовой информации. Для снижения выбросов СО 2 , выброшенного в атмосферу CO 2 sequesрация с использованием СО 2 гидратов в глубоководных осадках были изучены 6. Озон используется в настоящее время в области очистки воды и пищи стерилизации. Исследования сохранения озона технологии были проведены , поскольку он является химически нестабильным 7. Концентрация озона в гидраты гораздо выше , чем в озонированной водой или льдом 7.

Для развития добычи газа из природных MH-мироносиц отложений и гидратов на основе технологий, крайне важно, чтобы понять тепловые свойства газовых гидратов. Тем не менее, данные тепловые свойства и модельные исследования газовых гидратов приносящих отложений не хватает 8.

"Метод разгерметизации" может быть использован для диссоциировать MH в поровом пространстве наносов за счет уменьшения порового давления ниже стабильности гидратов. В этом процессе, компоненты отстой порового пространства изменяются от воды и от MH к воздействию воды, MH, и газа. Измерение тепловых свойств "последнего условия трудно, поскольку теплота плавления MH могут влиять на результаты измерений. Чтобы решить эту проблему, Мураока и др. Выполнили измерения тепловых свойств "в переохлажденных условиях в процессе формирования MH 9.

С помощью этого видео протокола мы объясним метод измерения переохлажденной синтетического образца песчано-вода-газ-MH.

На рисунке 1 показана экспериментальная установка для измерения тепловых свойств искусственного метана гидрат фертильного осадка. Установка такой же , как показано в работе 9. Система в основном содержит сосуд высокого давления, давления и контроля температуры, а также тепловые свойства измерительной системы. Судно высокого давления состоит из цилиндрической нержавеющей стали с внутренним диаметром 140 мм и высотой 140 мм; его внутренний объем с мертвого объема удаляемого 2110 см 3, а его предельное давление составляет 15 МПа. transie плоский источник нт (TPS) метод используется для измерения тепловых свойств 10. Девять TPS зондов с индивидуальным радиусом 2.001 мм помещают внутри сосуда. Компоновка девяти зондов 9 показано на рисунке 2 , в работе9. Датчики TPS подключены к анализатору тепловых свойств 'с помощью кабеля и переключаться вручную во время эксперимента. Детали датчика TPS, схему подключения и установки в емкости показаны на рисунках S1, 2 и 3 вспомогательной информации в справочнике 9.

Рисунок 1
Рисунок 1:. Экспериментальная установка для измерения тепловых свойств искусственного метана гидрат фертильного осадка Фигура изменяется от ссылки 9.3956fig1large.jpg "целевых =" _blank "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Метод ТПС был использован для измерения тепловых свойств каждого образца. Принципы метода описаны в работе 10. В этом методе, зависит от времени увеличение температуры, & Delta ; t пр, является

Уравнение 1

где

Уравнение 2

В уравнении 1, W 0 является выходная мощность от датчика, R есть радиус датчика зонда, λ является теплопроводность образца, α температуропроводность, и т является время от начала питания к датчику зонда. D (т) является безразмерной зависящей от времени функции. τ (αt / г) 1/2. В уравнении 2, м это число концентрических колец зонда TPS и I 0 является модифицированная функция Бесселя. Теплопроводность, температуропроводность и удельная теплоемкость образца одновременно определяют анализом инверсии, приложенного к повышению температуры, как питание подается на зонде датчика.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Примечание: Пожалуйста, обратитесь все соответствующие паспорта безопасности материала, как это исследование использует высокого давления горючий газ метан и большой сосуд высокого давления. Носите шлем, защитные очки и защитную обувь. Если система регулирования температуры прекращается, давление в сосуде возрастает при MH диссоциации. Для предотвращения несчастных случаев, использование системы предохранительных клапанов настоятельно рекомендуется автоматически выпускать газ метан в атмосферу. Система предохранительный клапан может работать без электропитания.

1. Подготовка Песчано-вода-газ метан образцов 9

  1. Поместите сосуд высокого давления на вибрационном столе.
  2. Налейте 1,5 л чистой воды в бутылке воды и 4000 г кварцевого песка в бутылке песка. Тщательно отвесить массы песка и воды в песке и бутылки с водой, соответственно.
  3. Залить 1 л чистой воды в сосуде высокого давления с внутренним объемом 2110 см 3 из бутылки с водойпока вода не заполняет половину внутренний сосуд.
  4. Включите вибростола вибрировать весь сосуд. Установите частоту вибрации и источник питания до 50 Гц и 220 Вт соответственно. Наносить вибрацию до завершения стадии 1.5. Удалить остаточный воздух в линии слива и спеченного металлического фильтра на дне сосуда с помощью вибрации сосуда.
  5. Налейте 3,300 г кремнеземного песка из песка бутылки в емкость с постоянной скоростью приблизительно 1 г с - 1 с использованием воронки проводится вблизи поверхности воды в то время как все судно вибрирует , чтобы обеспечить равномерную укладку.
  6. Прекратить вибрацию, когда вода достигает края сосуда.
  7. Поместите кольцо в качестве временной стене на ободе сосуда, чтобы вода не проливать.
  8. Вибрируйте судно снова при 50 Гц и 220 Вт
  9. Когда песок достигает края сосуда (высота 140 мм), выключите вибрацию.
  10. Удалите временную стену и избыток пор воды с использованием юе дренажной линии. Вылейте избыток пор воды обратно в бутылку с водой.
  11. Упаковать песок вибрацией судно один или два раза при 50 Гц и 300 Вт в течение 1 сек и добавить песок, если это необходимо.
  12. Взвесьте массы песка и воды в песке и бутылки с водой. Вычислить песок и водные массы в сосуде от массовых различий в песке и бутылки с водой. В этом эксперименте, массы песка и воды в сосуде были 3385 г и 823,6 г, соответственно. Масса воды в сосуде, обозначается как W общей сложности .
  13. Накройте сосуд высокого давления с крышкой из нержавеющей стали и затянуть болты крест-накрест в последовательности.
  14. Перемещение сосуда высокого давления с вибростола к столу, предназначенной для эксперимента.
  15. Накройте сосуд высокого давления с теплоизолятором для регулирования температуры.
  16. Подключение трубопроводов высокого давления и охлаждения линии потока воды в сосуд высокого давления. Откройте клапаны входного и выходного газопроводов. Проветривайте 10 л метана со скоростью 800 мл мин -1 до избытка воды сбросам в ловушку при атмосферном давлении. Разряд песок предотвращается спеченного металлического фильтра, закрепленного на дне сосуда. Остаточная вода остается на поверхности песка, так как гидрофильный кварцевый песок адсорбирует молекулы воды.
  17. Взвесить массу воды в ловушке, ш ловушку, чтобы определить объем газа в сосуде. Определить массу остаточной воды, W Рез, в сосуде с использованием уравнения ш = ш Рез всего - ш ловушку. В этом случае ш Рез и ш ловушка 360,6 г и 463,0 г соответственно.
  18. Определить образец пористости с использованием формулы Ѱ = 1 - V песок / V клеток, где V песок объем тон песок определяется отношением песка массы к плотности песка (т.е. ρ S = 2,630 кг · м -3), а V клетки внутренний объем сосуда. Пористость Ѱ образца составляла 0,39.
  19. Закройте клапан на выходе газовой линии. Вводят метана для увеличения порового давления метана в сосуде до примерно 12,1 МПа при комнатной температуре (то есть 31,6 ° C).
  20. Закройте клапан входной линии подачи газа.
  21. Начало записи давления и температуры в сосуде в течение эксперимента с использованием регистратора данных. Интервал выборки данных составляет 5 сек. Общее время эксперимента составляет около 3000 мин.

2. Синтез MH и измерения термических свойств 'переохлажденного образца 9

  1. Включите холодильную машину для охлаждения сосуд от комнатной температуры до 2,0 ° С посредством циркуляции охлаждающей жидкости. Пусть циркулировать охлаждающей жидкости от чиллера тO в нижней части сосуда, а оттуда к крышке емкости, и, наконец, обратно в холодильную машину. Скорость изменения температуры в сосуде составляло примерно 0,001 ° С с -1.
  2. Установите параметры измерения с использованием анализатора программного обеспечения TPS. Установите тип датчика к датчику дизайн # 7577. Установите выходную мощность Вт от 0 до 30 мВт и время измерения до 5 сек. Обратите внимание, что соответствующие параметры должны быть изменены, если тип датчика или образца условия изменяются. Установите параметры для повышения температуры от 1 ° С до 1,5 ° С.
  3. Вычислить степень переохлаждении, & Delta ; t SUP, со следующим уравнением:
    Delta ; t = вир Т эк (P) - T. (3)
    Т эк (Р) равновесная температура MH в зависимости от давления P. Т экв (Р) рассчитывается с использованием CSMGem программного обеспечения 1.0; Р и Т являются давление и температура в сосуде , измеренное с использованием датчиков давления и температуры, соответственно.
  4. Одновременно измерить теплопроводность, температуропроводность и объемную теплоемкость с использованием анализатора TPS после того, как Delta ; t вир больше , чем на 2 ° C.
  5. Включите датчик TPS, подключенный к тепловым свойствам анализатора после каждого измерения. Включите кабели между датчиками TPS и анализатора вручную во время эксперимента 9. Схема подключения показана на рисунке S2 в ссылке 9. Последовательность переключения для каждого датчика нет. 6 → 2 → 7 → 5 → 1 → 9 → 4 → 3 → 8 → 6 .... Последовательность на основе расстояния между датчиками, которая устанавливается, насколько это возможно, чтобы предотвратить остаточное тепло от воздействия на измерения. Собрать данные каждые 3-5 минут.
  6. Повторите измерения до & #916; T вир достигает 2 ° C снова. В этом эксперименте, Δ Т SUP первоначально возрастает со временем. После того, как & Delta ; t SUP достигает максимального значения, & Delta ; t SUP постепенно уменьшается до 0 ° C , так как давление уменьшается с образованием MH. Проверьте , если & Delta ; t SUP больше , чем на 2 ° C до измерений TPS с использованием уравнения 3.
  7. Убедитесь, что профиль температуры не зависит от MH плавлением. Если MH плавится во время измерений, температура не будет увеличиваться, так как таяние MH является эндотермической реакцией. Проверьте температурный профиль во время измерений, и обсуждается в разделе результатов.
  8. Выполнить анализ тепловых свойств "для всех данных профилей температуры с использованием техники TPS.

3. Расчет насыщения изменение образца 9,11

Заметка:Степень насыщения для MH, воды и газа в образце как функция времени Т рассчитывается с помощью уравнения состояния газа. Детали расчета и уравнения Используемые ранее описаны 11.

  1. Вычислить V газа объем газа метана, т в момент времени т
    Уравнение 4
    где Q является начальный объем газа в сосуде, V MH, т - 1 объем MH в момент времени т - 1, и R VHW представляет собой отношение объема воды и MH.
    Уравнение 5
    В уравнении 5, N является гидратация число MH (~ 6), ρ МН и ρ воды соответствуют плотности MH и воды, соответственно, и W MH и W воды обозначают молекулярную массу Мн и воды, гespectively.
  2. Вычислить сумму ΔM т (моль) MH , сформированная из т - 1 к т
    Уравнение 6
    где R ì газовая постоянная, Р- давление газа метана, и Z т (Т газа, т, Р газа, т) является коэффициент сжатия метана в момент времени т. Мы 9 и Сакамото и др. 11 использовали уравнение Бенедикта-Уэбба-Рубин (BWR), с изменениями , внесенными Ли и Кеслер, для вычисления Z т 12, 13. Для этого вычисления, формулы (3-7.1) - (3-7.4) уравнения BWR 13 и констант Ли-Кеслер используются в таблицах 3 - 7 ссылки 13.
  3. Вычислить изменение объема Δ V MH, т - 1 т
    Уравнение 7
    где P s это опорное давление 101325 Па, T s является опорной температуры 273,15 K, Z s коэффициент сжатия при P s и T с (Z s ~ 1), а V СН4 является отношение объема газа метана в агрегат объемом MH [Нм 3 м -3]. Используйте значение V СН4 165.99 [Нм 3 м -3].
  4. Рассчитайте объем V MH, т MH в момент времени т
    Уравнение 8
  5. Рассчитать объем воды V воды, т в сосуде высокого давления в момент времени T
    Уравнение 9 где V воды, 1 является начальный объем воды.
  6. Повторите вычисления с использованием уравнений. 4-9 в момент времени Т = 2, 3, ... , чтобы определить изменение насыщенности воды, метана и MH 11. Начальное условие т = 1, то есть, V газа, 1 = Q. P и T в момент времени т берутся из журналов данных 9. Результаты расчетов приведены в следующем разделе.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

На рисунке 2а показан температурный профиль , который не влияет MH плавления. Delta ; t C является изменение температуры в результате измерения термических констант. Рисунок 2b показывает температурный профиль, пораженной MH плавления. Профиль на рисунке 2b не могут быть проанализированы с помощью уравнений 1 и 2 , так как эти уравнения получены в предположении , стабильные условия выборки.

На рисунке 3а показывает давление, температуру и степень переохлаждения в сосуде в зависимости от времени. MH зарождается после того, как система достигла давления и температурного равновесия. Образование MH характеризуется резким изменением давления в момент времени Т = 170 мин. Стрелки двуглавые показывают, что степень переохлаждения больше, чем на 2 ° C. Термические константы были измерены в пределах этого диапазона. Т. Расчет насыщения описывается в разделе 3. Насыщенность определяется как S I, T = V I, т / (V клетка - V песок), где я обозначает МЗ, воду и компоненты газа метана в момент времени т. При Т = 170 мин MH начал формироваться и S MH значительно увеличилось. Между 170 и 2500 мин, S MH увеличилась от 0 до 0,32, в то время как S вода и S газа снизилась с 0,43 до 0,18 и 0,56 до 0,50, соответственно. Через 2500 мин, МН, вода, и насыщающего газа были почти постоянными.

На рисунке 4 показан пример измерения , выполненные термическим константам. Экспериментальные условия были Т = 825 мин, P= 7,1 МПа, Т = 2,4 ° C, S ч = 0,16, S = 0,53 г, и S ш = 0,31. На рисунке 4а показан профиль температуры. Программное обеспечение для анализа TPS записи 200 точек данных равномерно распределены по времени, в течение заранее определенного интервала времени; Таким образом, данные для анализа отбираются из 200 точек данных. Стрелки двуглавые обозначают диапазон данных, используемых в анализе. Время диапазоны анализов 1 и 2 представляют собой 0-5 сек и 0.65-4.88 сек, соответственно. Анализы 1 и 2 представляют собой примеры неприемлемых и соответствующих диапазонов соответственно. Цифры 4б и 4в были получены с использованием техники TPS в каждом диапазоне анализа. Рисунок 4b показывает пр изменение температуры & Delta ; t (x) и D (т) с пр & Delta ; t (τ ) = & Delta ; t с (т). Соотношение между пр & Delta ; t (&# 964;.) И D (τ) варьируется в зависимости от анализа диапазона На рисунке 4в показана температура T D против квадратного корня времени т. Отклонение температуры данных от линейной аппроксимации , полученной с помощью анализа инверсии TPS Т d. Отклонение анализа 1 в начале измерений довольно велика, как показано на фиг.4С, что свидетельствует о том , что изолирующий слой зонде датчика TPS влияет на измерения.

В таблице 1 приведены тепловые константы в каждом интервале анализа , как указано выше. Общая характеристике соотношения времени определяется общее время анализа (при Т = 2-4 сек, общее время 4 сек) , разделенное на характерное время т. Заметим, что общее для характеристического отношения времени должно быть меньше, чем 1, при использовании метода TPS. Это описано в ссылке T D.

Для того, чтобы избежать зонд датчика, затрагивающего измерения, не будут использоваться данные в начале каждого измерения. Среднее отклонение T D сведено к минимуму, как показано на фиг.4С, путем регулировки диапазона времени анализа. Общая характеристике соотношения времени корректируется к единице, регулируя диапазон времени анализа. Таким образом, мы приняли значения термические константы из анализа 2 не 1.

Теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность показаны как функция времени на фиг.5а, б, в , соответственно. Наконец, мы суммируем результаты для тHermal свойства и насыщенность гидрата. Подробности относительно результатов приведены в гл. 4 из референс 9.

фигура 2
Рис . 2: Температурные профили в зависимости от времени (а) не зависит от MH плавления (условия) и переохлаждения (б) зависит от MH плавлении Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Следует отметить, что оба температурных профилей из предварительных экспериментов. Измерение времени больше, чем в эксперименте с целью выяснения влияния теплоты плавления. В предварительных экспериментах, время измерения т было 40 с , а выходная мощность Вт 0 была 20 мВт (а) и 50 мВт (б).

<р класс = "jove_content" ВОК: Keep-together.within-странице = "1"> Рисунок 3
Рисунок 3: (а) давление, температура, и степень переохлаждения в сосуде в зависимости от времени. Стрелки двуглавые показывают, что степень переохлаждения больше, чем на 2 ° C. Термические константы были измерены в пределах этого диапазона. (Б) MH, воды и метана Газонасыщенность образца показаны как функция времени (перепечатано из ссылки 9). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4
Рисунок 4: Анализ Пример измерений Измерение термических констант '(а) Температурный профиль с помощью.TPS метод измерения. Время диапазоны анализов 1 и 2 представляют собой 0-5 сек и 0.65-4.88 сек, соответственно. (Б) связь между изменением температуры & Delta ; t пр (т) и D (т) с & Delta ; t пр (т) = & Delta ; t с (т). (С) температура T d против квадратного корня времени т. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 5
Рисунок 5: (а) Теплопроводность λ , как функции от времени, (б) удельная теплоемкость рс р в зависимости от времени, и (с) температуропроводности а как функции времени.Результаты были преобразованы в тепловые свойства в зависимости от MH насыщения. Преобразованные результаты и соответствующие обсуждения представлены в работе. 9. Данные показывают , перекрытие в пределах диапазона T = 210-980 мин. Для ясности, нанесенные на график данные представляют собой среднее из трех измерений от того же датчика в пределах этого диапазона. Эти цифры были изменены из ссылки 9. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Диапазон анализа, S λ, W м - 1 K - 1 рс р, МДж м - 3 K - 1 α, мм 2 сек - 1 Итого к Chсоток. Время Среднее Dev., ° С
Анализ 1 0.00 - 5.00 2.12 0.938 2,26 2.11 0,01018
Анализ 2 0,65 - 4,88 2,31 2.11 1.10 1,00 0,00061

Таблица 1:. Термические константы для каждого диапазона анализа Анализы 1 и 2 являются примерами неуместных и соответствующих диапазонов, соответственно.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Влияние образования тепла МЗ по измерению была оценена. Образование тепла МЗ оценивался из продуктов коэффициента изменения S ч , как показано на рисунке 3b и энтальпия образования Н = 52,9 кДж моль -1 для MH 14. Следовательно, максимальное изменение температуры было 0,00081 ° С -1. Это было значительно ниже , чем увеличение температуры & Delta ; t C датчика TPS от 1 ° С до 1,5 ° С в течение интервала времени от 5 сек. Детальная оценка и обсуждение описаны в гл. 4 отсчета 9.

Ниже приведены важные шаги протокола. Первым шагом является поддержание условий выборки переохлаждения. Второй этап выполнения измерений термических констант ", сохраняя при повышении температуры & Delta ; t C датчика TPS ниже степень переохлаждение Delta ; t вир,

Для того, чтобы гарантировать, что измерение не зависит от температурного дрейфа, следующее должно быть подтверждено. Во- первых, убедитесь , что основная часть изменения температуры значительно ниже , чем повышения температуры & Delta ; t C датчика TPS. Во- вторых, убедитесь , что изменение температуры за счет образования тепла МЗ значительно ниже , чем повышения температуры & Delta ; t C датчика TPS.

Если образец плавится, теплопроводность и теплоемкость будет уходить в бесконечность методом TPS. В таких случаях изменение выходной мощности от датчика или уменьшить время измерения.

Этот метод измерения может быть применен к термическим свойствам системы газового гидрата газа-вода-гость, который содержит водород, CO 2, и озон гидраты, так как характерный низкий уровень образования гидрата газа не является уникальным для MH. Ключевым моментом в этом способе является низкая крысае фазового перехода материала мишени. Следовательно, этот метод может быть применен к другим материалам с низкой скоростью фазового перехода. Этот метод измерения также может быть применен к тетрагидрофуран (ТГФ) гидрата, образованного из низкой концентрации раствора ТГФ и тетра бутилбромидом аммония (ТБАБ) гидрата, если скорость образования этих гидратов достаточно медленно при супер условиях охлаждения. Единственное требование здесь, чтобы гарантировать, что изменение температуры за счет теплоты образования гидрата значительно ниже, чем при повышении температуры в датчике, как упоминалось выше. С другой стороны, этот метод не может быть применен к воде льда и стехиометрической ТГФ фазового перехода раствор гидрата, так как скорость перехода в этих системах происходит очень быстро, и образование тепла существенно влияет на измерения.

Вайт и др. 15 измеряли теплопроводность образцов , содержащих песок, газ , метан и MH. Кумар и др.16 измерены температуропроводности с использованием образцов с теми же компонентами. Они сформировали MH непосредственно в песчаных порах с помощью водяного льда в атмосфере сжатого газа метана. Вся вода льда превращали в ЗГ. Таким образом, они измеряли теплопроводность образца до образования МН полностью не прекратилось. Этот метод имеет то преимущество, что измерения тепловых свойств, не подвержены формирования или диссоциации теплоты MH и что образец композиции постоянна. Тем не менее, этот метод не может дать тепловые свойства образцов, содержащих песок, вода, метан и MH. Хуан и вентилятора измеряется теплопроводность песка образца 17-гидрат подшипника. Они образуются MH в порах песка с использованием раствора додецилсульфата натрия (SDS), который способствовал образованию MH. Они отметили, что газ и вода, вероятно, остались в порах песка и газа существенно влияет на измерения. Тем не менее, они не сообщают состав очистэ и газа. Наш протокол измерения имеет преимущество дает соотношение между тепловыми свойствами (теплопроводность, температуропроводность, и объемная удельная теплоемкость) и состава MH-подшипникового осадок, содержащий песок, вода, метан и MH.

Для развития массового производства технологии гидрата газа, тепловые константы формирования гидрата необходимы, и предлагаемый метод измерения делает именно это.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Работа выполнена при финансовой поддержке MH21 исследовательского консорциума по Гидрат метана ресурсов в Японии и Национальной программы по метану Сода эксплуатации со стороны Министерства экономики, торговли и промышленности. Авторы хотели бы поблагодарить Т. Маекава и С. Гото за их помощь при проведении экспериментов.

Перепечатано цифры с разрешения (Мураока, М., Susuki, N., Ямагути, H., Цудзи, Т., Ямамото Ю., топливно-энергетические ресурсы, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI:. 10.1021 / ef502350n). Авторское право (2015) Американское химическое общество.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
TPS thermal probe, Hot disk sensor Hot Disk AB Co., Sweden #7577 Kapton sensor type, sensor radius 2.001 mm
Hot disk thermal properties analyzer Hot Disk AB Co., Sweden TPS 2500 
Toyoura standard silica sand Toyoura Keiseki Kogyo Co., Ltd., Japan N/A
Methane gas, 99.9999% Tokyo Gas Chemicals Co., Ltd., Japan N/A Grade 6 N, Volume 47 L, Charging pressure 14.7 MPa
Water Purification System, Elix Advantage 3 Merck Millipore., U.S. N/A 5 MΩ cm (at 25 °C) resistivity
Vibrating table, Vivratory packer Sinfonia Technology Co. Ltd., Japan VGP-60
Chiller, Thermostatic Bath Circulator  THOMAS KAGAKU Co., Ltd., Japan TRL-40SP
Coorant, Aurora brine Tokyo Fine Chemical Co.,Ltd., Japan N/A ethylene glycol 71 wt%
Temparature gage Nitto Kouatsu., Japan N/A Pt 100, sheath-type platinum resistance temperature detector
Pressure gage Kyowa Electronic Instruments., Japan PG-200 KU
Data logger KEYENCE., Japan NR-500
Mass flow controller OVAL Co., Japan F-221S-A-11-11A Maximum flow 2,000 N ml⁠/⁠M, maximum design pressure 19.6 MPa

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sloan, E. D., Koh, C. A. Clathrate Hydrates of Natural Gases, 3rd ed. , 3rd ed, CRC Press. Boca Raton, FL. (2007).
  2. Hatzikiriakos, S. G., Englezos, P. The relationship between global warming and methane gas hydrates in the earth. Chem. Eng. Sci. 48 (23), 3963-3969 (1993).
  3. 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. Mar. Petrol. Geol. 66 (Pt 2), 296 (2015).
  4. 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. Mar. Petrol. Geol. 66 (Pt 2), 310 (2015).
  5. Mao, W. L., et al. Hydrogen clusters in clathrate hydrate. Science. 297 (5590), 2247-2249 (2002).
  6. Lee, S., Liang, L., Riestenberg, D., West, O. R., Tsouris, C., Adams, E. CO2 hydrate composite for ocean carbon sequestration. Environ. Sci. Technol. 37 (16), 3701-3708 (2003).
  7. Muromachi, S., Ohmura, R., Takeya, S., Mori, H. Y. Clathrate Hydrates for Ozone Preservation. J. Phys. Chem. B. 114, 11430-11435 (2010).
  8. Waite, W. F., et al. Physical properties of hydrate-bearing sediments. Rev. Geophys. 47 (4), (2009).
  9. Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y. Thermal properties of a supercooled synthetic sand-water-gas-methane hydrate sample. Energy Fuels. 29 (3), 1345-1351 (2015).
  10. Gustafsson, S. E. Transient plane source techniques for thermal conductivity and thermal diffusivity measurements of solid materials. Rev. Sci. Instrum. 62 (3), 797-804 (1991).
  11. Sakamoto, Y., Haneda, H., Kawamura, T., Aoki, K., Komai, T., Yamaguchi, T. Experimental Study on a New Enhanced Gas Recovery Method by Nitrogen Injection from a Methane Hydrate Reservoir. J. MMIJ. 123 (8), 386-393 (2007).
  12. Lee, B. I., Kesler, M. G. A generalized thermodynamic correlation based on three-parameter corresponding states. AIChE J. 21 (3), 510-527 (1975).
  13. Reid, R. C., Prausnitz, J. M., Poling, B. E. Chapter 3, Unit 3, 7. The properties of gases and liquids. , 4th ed, 47-49 (1987).
  14. Anderson, G. K. Enthalpy of dissociation and hydration number of methane hydrate from the Clapeyron equation. J. Chem. Thermodyn. 36 (12), 1119-1127 (2004).
  15. Waite, W. F., deMartin, B. J., Kirby, S. H., Pinkston, J., Ruppel, C. D. Thermal conductivity measurements in porous mixtures of methane hydrate and quartz sand. Geophys. Res. Lett. 29 (24), 82-1-82-4 (2002).
  16. Kumar, P., Turner, D., Sloan, E. D. Thermal diffusivity measurements of porous methane hydrate and hydrate-sediment mixtures. J. Geophys. Res. 109 (B1), (2004).
  17. Huang, D., Fan, S. Measuring and modeling thermal conductivity of gas hydrate-bearing sand. J. Geophys. Res. 110 (B1), (2005).

Tags

Науки об окружающей среде выпуск 109 химии гидрат метана теплопроводность температуропроводность теплоемкость гидрат газа несущий осадок переходящий техника плоский источник переохлаждение
Протокол для измерения тепловых свойств переохлажденной Синтетические Песчано-вода-газ-метан гидратов образца
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi,… More

Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y. Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample. J. Vis. Exp. (109), e53956, doi:10.3791/53956 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter