Bir süpersoğutmalı Sentetik Kum-su-gaz-metan hidrat Örnek Termal Özelliklerini Ölçmek İçin Protokol

Bu prosedürün genel amacı, kum, su, metan gazı ve metan hidrattan oluşan bir numunenin termal özelliklerini belirlemektir. Bu ders, gaz üretim simülasyonu, doğal metan hidratlar gibi gaz üretim teknolojisi alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Başlamak için, yüksek basınçlı kabı titreşimli masanın üzerine yerleştirin.

Bir su şişesine 1,5 litre saf su ve bir kum şişesine 4.000 gram silis kumu dökün. Kendi şişelerindeki kum ve su kütlelerini doğru bir şekilde tartın. Daha sonra, iç hacmi 2.110 santimetreküp olan yüksek basınçlı kaba 1 litre saf su dökün ve su iç kabın yarısını doldurana kadar bir su şişesinden çıkarın.

Tüm kabı titreştirmek için titreşimli masayı açın. Titreşim hızını 50 hertz'e ve güç kaynağını 220 watt'a ayarlayın. Drenaj hattında kalan havayı ve kabın altındaki ortalanmış metalik filtreyi, kabı titreştirerek boşaltın.

3.300 gram silis kumunu bir kum şişesinden saniyede yaklaşık bir gram sabit bir oranda kaba dökün ve su yüzeyine yakın tutulan bir huni kullanarak tüm kap düzgün bir paketleme sağlamak için titreştirilir. Su, kabın kenarına ulaştığında titreşimi durdurun. Suyun dökülmesini önlemek için teknenin kenarına geçici bir duvar olarak bir halka yerleştirin.

Kabı daha önce olduğu gibi tekrar titreştirin ve kum kabın kenarına ulaştığında titreşimi kapatın. Boşaltma hattını kullanarak fazla dökme suyunu çıkarın ve tekrar su şişesine dökün. Geçici duvarı çıkarın.

Kabı bir saniyede 50 hertz ve 300 watt'ta bir veya iki kez titreştirerek kumu paketleyin ve gerekirse daha fazla kum ekleyin. Kum ve suyun kütlesini kendi şişelerinde tartın. Daha sonra, kum ve su şişelerindeki kütle farklılıklarından kaptaki kum ve su kütlelerini hesaplayın.

Bu deneyde, kaptaki kum kütlesi 3.385 gram ve kaptaki su kütlesi 823.6 gram idi. Kaptaki su kütlesi toplam w olarak gösterilir. Yüksek basınçlı kabı paslanmaz çelik bir kapakla kapatın ve çapraz olarak zıt çiftlerin cıvatalarını sırayla sıkın.

Yüksek basınçlı kabı titreşimli masadan deney için tasarlanan masaya hareket ettirin. Sıcaklığı kontrol etmek için yüksek basınçlı kabı bir ısı yalıtkanı ile örtün. Ardından yüksek basınçlı boru hatlarını ve soğutma suyu akış hatlarını yüksek basınçlı kaba bağlayın.

Giriş ve çıkış gaz boru hatlarının vanalarını açın. Atmosferik basınç altında tuzağa fazla su boşalmayana kadar dakikada 800 mililitre hızında 10 litre metanı havalandırın. Kum tahliyesi, kabın tabanına sabitlenmiş ortalanmış bir metalik filtre ile önlenir.

Hidrofilik silis kumu su moleküllerini emdiği için kalan su kum yüzeyinde kalır. Kaptaki gaz hacmini belirlemek için tuzak w tuzağındaki su kütlesini tartın. Artık su kütlesini belirleyin, kalıntı.

Bu durumda w resi 360.6 gram ve w trap 463 gramdır. Çıkış gazı hattının valfini kapattıktan sonra, kaptaki metan dökme basıncını oda sıcaklığında yaklaşık 12.1 megapaskal'a çıkarmak için metan enjekte edin. Ardından, giriş gaz hattının vanasını kapatın.

Veri kaydediciyi kullanarak deney sırasında kaptaki basıncı ve sıcaklığı kaydetmeye başlayın. Soğutucuyu dolaştırarak kabı oda sıcaklığından 2.0 santigrat dereceye soğutmak için soğutucuyu açın. Soğutucunun soğutucudan kabın dibine, oradan kabın kapağına ve son olarak soğutucuya geri dönmesine izin verin.

Geçici düzlem kaynağı veya TPS, analizör yazılımı kullanarak ölçüm parametrelerini ayarlayın ve metin protokolünde belirtildiği gibi aşırı soğutma derecesini hesaplayın. En kritik adım, sıcaklık artışını TPS sensörü süper soğutma sıvısı üzerinde tutarak sonar sabit ölçümü yapmaktır. Aşırı soğutma derecesi iki santigrat dereceden fazla olduktan sonra TPS analizörünü kullanarak termal iletkenliği, termal yayılımı ve hacimsel özgül ısıyı aynı anda ölçün.

Her ölçümden sonra, deney sırasında TPS probları ile analizör arasındaki kabloları manuel olarak değiştirin. Her üç ila beş dakikada bir veri toplayın. Aşırı soğutma derecesi tekrar iki santigrat dereceye ulaşana kadar ölçümleri tekrarlayın.

Bu deneyde, aşırı soğutma derecesi başlangıçta zamanla artar. Aşırı soğutma derecesi maksimum değere ulaştıktan sonra, MH oluşumu ile basınç azaldığı için kademeli olarak sıfır santigrat dereceye düşer. Burada gösterilen, metan hidrat erimesinden etkilenmeyen bir sıcaklık profili ve erimeden etkilenen bir sıcaklık profilidir. Bu profilin TPS tekniği ile analiz edilemeyeceğini unutmayın, çünkü analiz denklemleri kararlı numune koşullarını varsayar.

Zamanın bir fonksiyonu olarak kaptaki basınç, sıcaklık ve aşırı soğutma derecesi gösterilir. MH, sistem basınç ve sıcaklık dengesine ulaştıktan sonra çekirdeklenir. Tortunun zamanın bir fonksiyonu olarak MH, su ve metan gazı ile doygunluğu burada gösterilmiştir.

Doygunluk derecesi, gazın durumunun denklemi kullanılarak hesaplanır. Termal sabit ölçümlerinin bir örneği burada gösterilmiştir. Çift başlı oklar, analizde kullanılan veri aralığını belirtir.

Analiz 1, uygun olmayan bir aralık örneğidir ve Çözümleme 2, uygun bir aralık örneğidir. Her aralıktan elde edilen TPS inversiyon analizi sonuçları burada gösterilmektedir. Sıcaklık verilerinin doğrusal uyum eğrisinden sapması gösterilir.

Uygun analiz aralığı seçilirse, fark sıcaklığı küçülür ve yaklaşık olarak sabit olur. Son olarak, zamanın bir fonksiyonu olarak termal iletkenlik, zamanın bir fonksiyonu olarak özgül ısı ve zamanın bir fonksiyonu olarak termal yayılım gösterilmiştir.