Name: פרוטוקול למדידת התכונות התרמיות של מדגם סודה בקירור סינתטי חול-מים-גז מתאן (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: חקור את התכונות התרמיות של משקעי מתאן הידרט סינתטיים בחול סיליקה ומים. פרוטוקול זה מספק שיטה מדויקת למדידה בכלי לחץ גבוה לשיפור טכנולוגיית הפקת הגז.

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

מחקר זה נתמך כלכלית על ידי קונסורציום מחקר MH21 משאבי גז הידרט ביפן והתכנית ניצול סודה הלאומי מתאן על ידי משרד הכלכלה, המסחר והתעשייה. המחברים מבקשים להודות ט Maekawa וס גוטו על עזרתם עם הניסויים. דמויות הודפס מחדש באישור (Muraoka, מ &#39;, Susuki, נ, ימגוצ&#39;י, ח&#39;, צוג&#39;י, ט, ימאמוטו, י &#39;, דלק אנרגיה, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI.: 10.1021 / ef502350n). כל הזכויות שמורות (2015) האגודה האמריקנית לכימיה.

הערה: אנא להתייעץ כל גיליונות נתוני בטיחות חומרים רלוונטיים כמו מחקר זה הינו באמצעות גז מתאן דליק בלחץ גבוה וכלי בלחץ גבוה גדול. לחבוש קסדה, משקפי מגן, ומגפי בטיחות. אם מערכת בקרת הטמפרטורה מפסיקה, הלחץ בתוך כלי מגדילה עם דיסוציאציה MH. כדי למנוע תאונות, השימוש במערכת שסתום בטיחות מומלץ מאוד כדי לשחרר את הגז מתאן אוטומטי לאווירה. מערכת שסתום הביטחון יכולה לעבוד ללא אספקת חשמל. 1. הכנת דגימות גז חול-מים-מתאן 9 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הכלי בלחץ גבוה על השולחן הרוטט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 1.5 L של מים טהורים בבקבוק מים ו -4,000 גרם חול סיליקה בבקבוק חול. במדויק לשקול את המוני חול ומים בבקבוקים חול ומים, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 1 ליטר של מים טהורים בתוך כלי בלחץ גבוה עם נפח פנימי של 2,110 ס&quot;מ 3 מבקבוק מיםעד שהמים וממלאים מחצית הספינה הפנימית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל השולחן רוטט לרטוט הספינה כולה. הגדר את קצב הרטט ואת אספקת החשמל ל -50 הרץ ו -220 W, בהתאמה. החל את הרטט עד להשלמת שלב 1.5. סר באוויר שייר קו הניקוז ולסנן מתכתי sintered בתחתית הספינה על ידי רוטט כלי השיט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקי 3,300 גרם חול סיליקה מבקבוק חול לתוך הכלי בקצב קבוע של כ -1 גרם שניות -1 באמצעות משפך החזיק קרוב לפני המים בעוד הספינה כולה רטטה על מנת להבטיח אריזה אחידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצור את הרטט כאשר המים מגיעים לשפת הכלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח טבעת כחומת זמנית על שפת הספינה כדי למנוע מים מלזרום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רטט הספינה שוב בתדר 50 הרץ ו 220 W. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר החול מגיע לשפת הכלי (גובה 140 מ&quot;מ), לכבות את הרטט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סר הקיר הזמני ומים נקבוביים עודפים באמצעות הקו ניקוז דואר. יוצק את המים נקבוביים העודפות לבקבוק המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ארוז את החול ידי רוטט כלי פעם או פעמיים בתדר 50 הרץ ו 300 W עבור 1 sec ולהוסיף חול יותר במידת הצורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את המוני חול ומים בבקבוקים חול ומים. חשב את ההמונים חול ומים בתוך כלי מן ההבדלים המונים בקבוקי חול ומים. בניסוי זה, המוני חול ומים בתוך הכלים היו 3385 גרמו ו 823.6 גרם, בהתאמה. המסה של מים בתוך כלי מצוין כמו W הכולל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה את הכלי בלחץ גבוה עם מכסה נירוסטה להדק את הברגים של זוגות מול באלכסון ברצף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את הכלי בלחץ גבוה מהשולחן רוטט לשולחן מיועד הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסים את כלי בלחץ גבוה עם מבודד חום עבור שליטה על הטמפרטורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צינורות בלחץ גבוה ואת קווי זרימה מקורר לכלי השיט בלחץ גבוה. </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את השסתומים של צינורות גז קלט ופלט. לאוורר 10 L מתאן בשיעור של 800 מ&quot;ל דקות -1 עד אין טיפול במי עודף למלכודת בלחץ אטמוספרי. פריקת חול נמנע בשל מסנן מתכתי sintered קבוע בחלק התחתון של הספינה. המים שיורית נשאר על פני השטח בחול כי בחול סיליקה הידרופילי adsorbs מולקולות המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את המסה של מים בתוך המלכודת, w מלכודת, כדי לקבוע את כמויות הגז בתוך הכלי. מהי מסת המים שיורית, מיל w, בתוך כלי שיט באמצעות המשוואה w מיל = w הכולל - w מלכודת. במקרה זה, מיל w וללכוד w היה 360.6 גרם ו 463.0 גרם, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את נקבוביות מדגם באמצעות Ѱ הנוסחה = 1 - V תא חול / V, שם החול V הוא נפח של tהוא החול נקבע על ידי היחס בין מסת חול צפיפות חול (כלומר, ρ s = 2,630 קילו מ -3), ותא V הוא הנפח הפנימי של כלי השיט. הנקבובי Ѱ של המדגם היה 0.39. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את השסתום של קו גז פלט. להזריק מתאן כדי להגביר את הלחץ הנקבובי המתאן הכלי לכ 12.1 מגפ&quot;ס בטמפרטורת חדר (כלומר, 31.6 מעלות צלזיוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את השסתום של קו גז קלט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחיל להקליט את הלחץ והטמפרטורה בתוך כלי במהלך הניסוי באמצעות לוגר נתונים. מרווח דגימת נתונים הוא 5 שניות. שעת הניסיון הכולל היא כ -3,000 דקות. </li></ol> סינתזת MH 2. ומדידה &quot;תכונות תרמיות של המדגם בקירור 9 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל ילר לקירור הספינה מ בטמפרטורת החדר עד 2.0 מעלות צלזיוס על ידי מחזורי הקירור. תנו לזרום קירור מן ילר to בתחתית הספינה, ומשם את המכסה של כלי השיט, ולבסוף חזרה ילר. שיעור שינוי הטמפרטורה בתוך הכלי היה כ 0.001 מעלות צלזיוס שניות -1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את פרמטרי מידות באמצעות תוכנת מנתח TPS. הגדרת סוג חיישן חיישן עיצוב # 7577. הגדר את כוח פלט W 0 ל -30 mW והזמן מדידה עד 5 שניות. ראוי לציין, כי הפרמטרים המתאימים צריכים להיות שונים אם סוג החיישן או תנאים מדגמים להשתנות. הגדר את הפרמטרים כדי להעלות את הטמפרטורה של 1 ° C עד 1.5 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את מידת קירור-יתר, sup ΔT, עם המשוואה הבאה: ΔT sup = T EQ (P) - T. (3) EQ T (P) הוא טמפרטורת שיווי המשקל של MH כפונקציה של לחץ P. EQ T (P) מחושב לפי CSMGem תוכנה 1.0; P ו- T הוא הלחץ והטמפרטורה בתוך הכלי נמדד באמצעות מד לחץ וטמפרטורה, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקביל למדידת מוליכות תרמית, diffusivity תרמית, וחום נפח ספציפי באמצעות מנתח TPS לאחר sup ΔT יעלה על 2 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Switch חללית TPS המחוברת מנתח תכונות תרמיות לאחר כל מדידה. החלף את הכבלים בין חלליות TPS ואת המנתח באופן ידני במהלך הניסוי 9. תרשים החיבור מוצג באיור S2 התייחסות 9. רצף המיתוג עבור כל חיישן הוא לא. 6 → 2 → 7 → 5 → 1 → 9 → 4 → 3 → 8 → 6 .... הרצף מבוסס על המרחק בין החיישנים, אשר מוגדר ככל האפשר כדי למנוע את החום השיורי מאת משפיע על המדידות. איסוף נתונים בכל דקות 3-5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על המדידות עד &amp; #916; T sup מגיע 2 מעלות צלזיוס שוב. בניסוי זה, Δ T sup בתחילה עולה עם הזמן. לאחר sup ΔT מגיע לערך המרבי, sup ΔT פוחתת בהדרגה C 0 ° בגלל הלחץ פוחתת עם הקמתה של MH. בדקו אם ΔT sup גדול מ -2 ° C לפני מדידות TPS באמצעות משוואה 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי פרופיל הטמפרטורה אינה מושפעת ההיתוך MH. אם MH נמס במהלך המדידות, הטמפרטורה לא תגדל בגלל המסת MH היא תגובה אנדותרמית. בדוק את פרופיל הטמפרטורה במהלך המדידות, והוא נדון בפרק התוצאות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע את הניתוח &quot;תכונות תרמיות של כל נתוני טמפרטורת הפרופיל בטכניקת TPS. </li></ol> חישוב 3. השינוי הרווי המדגם 9,11 הערה:מידת הרוויה עבור MH, מים, וגז במדגם כפונקציה של t זמן מחושב באמצעות המשוואה של המדינה מהגז. פרטי חישוב המשוואות השתמשו מתוארים בעבר 11. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את הגז V נפח הגז מתאן, t בזמן t <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq4.jpg" /> איפה Q הוא הנפח הראשוני של גז בתוך הכלי, V MH, t - 1 הוא הנפח של MH בזמן t - 1, ו- R Vhw הוא יחס הנפח של מי MH. <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq5.jpg" /> במשוואה 5, n הוא מספר הידרציה של MH (~ 6), ρ MH ו ρ מים מתאים צפיפות MH ומים, בהתאמה, ו w MH ומי w לציין את המסה המולקולרית של MH ומים, respectively. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את t סכום ΔM (mol) של MH נוצר t - 1 עד t <img alt="משוואה 6" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq6.jpg" /> כאשר R הוא קבוע הגזים, P הוא הלחץ של גז מתאן, ו- Z t (גז T, T, גז P, T) הוא מקדם דחיסה של מתאן בזמן t. אנחנו 9 ו Sakamoto et al. 11 השתמשו המשוואה בנדיקטוס-ווב-רובין (BWR), כפי שתואם Lee ו קסלר, לחישוב Z t 12, 13. בחישוב זה, הנוסחאות (3-7.1) - (3-7.4) של המשוואה BWR 13 ואת קבועי Lee-קסלר משמשים בלוחות 3 - 7 ההפניה 13. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את השינוי הכמותי Δ V MH, <sub&gt; t של MH מ t - 1 עד t <img alt="משוואה 7" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq7.jpg" /> כאשר P s הוא לחץ ההתייחסות של 101,325 Pa, T s היא טמפרטורת הייחוס של 273.15 K, Z הים הוא מקדם הדחיסה ב- P s ו- T ים (Z ים ~ 1), ו- V CH4 הוא היחס בין נפח הגז מתאן יחידת נפח של MH [Nm 3 מ -3]. השתמש בערך V CH4 של 165.99 [Nm 3 מ -3]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את נפח V MH, t של MH בזמן t <img alt="משוואה 8" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq8.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את נפח המים מים V, t ב כלי הלחץ בזמן t <img alt="משוואה 9" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq9.jpg" /&gt; מים כאשר V, 1 הוא הנפח הראשוני של מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על החישובים באמצעות משוואות. 4-9 בזמן t = 2, 3, ... כדי לקבוע את השינוי הרוויה של מים, מתאן, ו MH 11. התנאי הראשוני הוא t = 1, כלומר, גז V, 1 = Q. ה- P ו- T בזמן t לקוחי יומני הנתונים 9. לפי תוצאות החישובים מוצגות בסעיף הבא. </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>

למחברים אין מה לחשוף.

שפעת חום ההיווצרות של MH על מדידה נאמדה. חום ההיווצרות של MH נאמד ממוצרים של שינוי בשער של h S כפי שמוצג איור 3B ו אנתלפיה של היווצרות H = 52.9 kJ mol -1 עבור MH 14. כתוצאה מכך, שינוי הטמפרטורה המקסימלית היו 0.00081 ° C שניות -1. זה היה הרבה יותר נמוך מאשר ג ΔT העלאת הטמפרטורה של החיישן TPS בין 1 ° C ו -1.5 מעלות צלזיוס במהלך מרווח הזמן של 5 שניות. להערכת ודיון מפורט מתוארים Sec. 4 ה...

הידרט גז הם תרכובות גבישי המרכיבות מבנים כלוב של מולקולות מים מלוכדות מימן המכיל מולקולות אורח בכלוב 1. כמויות גדולות של נוזלים מתאן (MHS) באזורי הרצפה קפוא אוקיינוס ​​הן מקורות אנרגיה בעתיד מעניינים אך הוא עשוי לפגוע בתנאי האקלים הגלובלי 2. בחודש מרץ 2013, יפן הנפט, הגז, והמתכות הלאומיות Corporation שנערכו במבחן הפקת הנפט הראשון בעולם כדי לחלץ גז טבעי ממשקעים MH נושא בשוקת Nankai המזרחית באמצעות &quot;שיטת ירידת לחץ&quot; 3,4. הידרט גז יכול לאחסן גזים כגון מתאן 1, מימן 5, CO 2 1,6, ו אוזון 7. לפיכך, הידרט המתאן ומימן נלמדים כאחסון אנרגיה פוטנציאלית ומדיה תחבורה. כדי להפחית את פליטת ה- CO 2 משתחררים לאטמוספירה, CO 2 sequestration באמצעות CO 2 הידרט במשקעים למעמקי האוקיינוס ​​נחקרו 6. האוזון משמש כיום לטיהור מים ועיקור מזון. מחקרים של טכנולוגיית שימור האוזון נערכו כי זה 7 כימיה יציבה. ריכוז האוזון הידרט הוא גבוה הרבה יותר מזה במים ozonized או קרח 7. כדי לפתח ייצור גז טבעי ממשקעים MH נושאות וטכנולוגיות מבוססי מימה, זה הכרחי כדי להבין את תכונות תרמיות של נוזלים וגז. עם זאת, נתוני תכונות תרמיות ומחקרי מודל של משקעים מימה נושאות גז נדירים 8. &quot;שיטת ירידת הלחץ&quot; שניתן להשתמש בם כדי לנתק MH במרחב הנקבובי משקע ידי הפחתת הלחץ הנקבובי מתחת יציבות מימה. בתהליך זה, את הרכיבים הנקבוביות משקעים לשנות ממים ומן MH למים, MH, וגז. המדידה &#39;התכונות התרמיותהתנאי האחרון הוא קשה בגלל חום ההיתוך של MH עשוי להשפיע על המדידות. כדי לפתור בעיה זו, Muraoka et al. בצע את המדידה &#39;תכונות תרמיות בתנאים בקירור במהלך MH היווצרות 9. עם פרוטוקול בסרטון הזה, נסביר את שיטת המדידה של מדגם סינתטי בקירור חול-מים-גז-MH. איור 1 מציג את הגדרת הניסוי למדידת התכונות התרמיות של משקעים מימה נושאות מתאן מלאכותית. ההתקנה היא זהה המוצג התייחסות 9. המערכת כוללת בעיקר כלי בלחץ גבוה, לחץ ובקרת טמפרטורה, ואת תכונות תרמיות של מערכת המדידה. הספינה בלחץ גבוה מורכבת נירוסטה גלילית עם קוטר פנימי של 140 מ&quot;מ וגובה של 140 מ&quot;מ; הנפח הפנימי שלה עם הנפח המת סיר הוא 2,110 סנטימטר 3, ולהגביל הלחץ שלה הוא 15 מגפ&quot;ס. transie<html> טכניקת NT מקור מטוס (תב&quot;ע) משמשת כדי למדוד את תכונות תרמיות 10. תשע בדיקות TPS עם רדיוס פרט של 2.001 מ&quot;מימ ממוקמות בתוך הכלי. הפריסה של תשע הבדיקות 9 מוצגת באיור 2 בהתייחס 9. בדיקות TPS מחובר המנתח &#39;תכונות תרמיות באמצעות כבל ועברה ידני במהלך הניסוי. הפרטים של חיישן TPS, דיאגרמת חיבור ולאחר ההתקנה בתוך כלי מוצגי S1 הדמויים, 2, ו -3 של מידע התומך התייחסות 9. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53956/53956fig1.jpg" /> איור 1:. הגדרת הניסוי למדידת תכונות התרמיות של המשקעים מימה נושאות מתאן המלאכותיים הדמות שונה מהתייחסות 9.3956fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. השיטה TPS שימש למדידת התכונות התרמיות של כל דגימה. עקרונות השיטה מתוארים ביחס 10. בשיטה זו, הגידול הטמפרטורה תלוי זמן, ave ΔT, הוא <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq1.jpg" /> אֵיפֹה <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq2.jpg" /> במשוואה 1, W 0 הוא הספק המוצא מהחיישן, r הוא רדיוס של החללית חיישן, λ הוא מוליכות תרמית של המדגם, α הוא diffusivity תרמית, ו t הוא הזמן מתחילת אספקת החשמל אל בדיקת החיישן. D (τ) הוא פונקציה תלויה ממדי זמן. τ </em&gt; ניתן על ידי (αt / r) 1/2. במשוואה 2, m הוא מספר טבעות קונצנטריות של החללית TPS ואני 0 היא פונקציה Bessel שונה. מוליכות התרמית, diffusivity תרמית, והחום סגולי של המדגם נקבעים בו זמנית על ידי ניתוח היפוך להחיל את העלאת הטמפרטורה ככח מסופק חללית החיישן.

<table><tbody><tr><td>בדיקה תרמית TPS, חיישן דיסק חם</td><td>דיסק חם AB Co., שוודיה</td> <td>#7577</td><td>סוג חיישן קפטון, רדיוס חיישן 2.001 מ"מ</td></tr><tr><td>מנתח תכונות תרמיות של דיסק</td><td>חם דיסק חם AB Co., שוודיה</td><td>TPS 2500&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>חול סיליקה סטנדרטי Toyoura</td><td>Toyoura Keiseki Kogyo Co., Ltd., יפן</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>גז מתאן, 99.9999%</td> <td>Tokyo Gas Chemicals Co., Ltd., יפן</td><td>N/A</td><td>כיתה 6&nbsp; N, כרך 47&nbsp; L, לחץ טעינה 14.7&nbsp; </td></tr><tr><td>מערכת טיהור מים MPa, Elix Advantage 3</td><td>Merck Millipore., ארה"ב</td><td>N/A</td><td>5 M&Omega; ס"מ (ב-25&nbsp; &deg; ג)</td></tr><tr><td>שולחן רטט התנגדות, אורז רטט</td><td>סינפוניה טכנולוגיה ושות', בע"מ, יפן</td><td>VGP-60</td><td></td></tr><tr><td>צ'ילר, סירקולטור אמבטיה תרמוסטטי&nbsp;</td><td>THOMAS KAGAKU ושות', בע"מ, יפן</td><td>TRL-40SP</td><td></td></tr><tr><td>Coorant, Aurora מלח</td><td>טוקיו פיין כימיקלים ושות', בע"מ, יפן</td><td>N/A</td><td>אתילן גליקול 71&nbsp; wt%</td></tr> <tr><td>מד טמפרטורות</td><td>Nitto Kouatsu., יפן</td><td>N/A</td><td>Pt 100, גלאי טמפרטורת התנגדות פלטינה מסוג נדן</td></tr><tr><td>מד לחץ</td><td>Kyowa Electronic Instruments., יפן</td><td>PG-200 KU</td><td></td></tr><tr><td>לוגר נתונים</td><td>KEYENCE., יפן</td><td>NR-500</td><td></td></tr><tr><td>בקר זרימת מסה</td><td>OVAL Co., יפן</td><td>F-221S-A-11-11A</td><td>ספיקה מקסימלית 2,000&nbsp; N&nbsp; ML&#8288;/&#8288; M, לחץ עיצוב מרבי 19.6&nbsp; מגה</td></tr></tbody></table>

פרוטוקול למדידת התכונות התרמיות של מדגם סודה בקירור סינתטי חול-מים-גז מתאן

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

הידרטים של מתאן (MHs) נמצאים בכמויות גדולות בקרקעית האוקיינוס ובאזורי קפאת-עד. הידרטים של מתאן ומימן נחקרים כמשאבי אנרגיה עתידיים ואמצעי אחסון אנרגיה. כדי לפתח שיטה להפקת גז ממשקעים טבעיים נושאי MH וטכנולוגיות מבוססות הידרט, הכרחי להבין את התכונות התרמיות של הידרטי גז.
מדידות התכונות התרמיות של דגימות הכוללות חול, מים, מתאן ו-MH קשות מכיוון שחום ההיתוך של MH עשוי להשפיע על המדידות. כדי לפתור בעיה זו, ביצענו מדידות של תכונות תרמיות בתנאים מקוררים-על במהלך היווצרות MH. פרוטוקול המדידה, שיטת החישוב של שינוי הרוויה וטיפים לניתוח קבועים תרמיים של הדגימה באמצעות טכניקות מקור מישור חולף מתוארים כאן.
ההשפעה של חום היווצרות MH על המדידה קטנה מאוד מכיוון שקצב היווצרות הידרט הגז איטי מאוד. ניתן ליישם שיטת מדידה זו על התכונות התרמיות של מערכת הגז הידרט-מים-אורח, המכילה מימן, CO2 והידרטים של אוזון, מכיוון שקצב ההיווצרות הנמוך האופייני של הידרט הגז אינו ייחודי ל-MH. נקודת המפתח בשיטה זו היא הקצב הנמוך של מעבר פאזה של חומר היעד. לפיכך, ניתן ליישם שיטה זו על חומרים אחרים בעלי שיעורי מעבר פאזה נמוכים.

איור 2 א מראה את פרופיל הטמפרטורה כי אינו מושפע MH היתוך. ג ΔT הוא השינוי בטמפרטורה בשל המדידה &#39;קבועי תרמית. איור 2b מציג את פרופיל הטמפרטורה כי מושפע היתוך MH. בפרופיל האיור 2b לא ניתן לנתח באמצעות משוואות 1 ו -2 כי משוואות אלה שהפיקו בהנחת תנאים מדגמים יציבים. איור...

אנו מציגים פרוטוקול למדידת התכונות התרמיות של דגימות משקעים סינתטיות נושאות הידרט הכוללות חול, מים, מתאן ומתאן הידרט.

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

המטרה הכוללת של הליך זה היא לקבוע את התכונות התרמיות של דגימה המורכבת מחול, מים, גז מתאן והידרט מתאן. שיעור זה יכול לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום טכנולוגיית ייצור הגז כגון סימולציה של ייצור גז, הידרטים טבעיים של מתאן. כדי להתחיל, הנח את כלי הלחץ הגבוה על השולחן הרוטט.יוצקים 1.5 ליטר מים טהורים בבקבוק מים ו -4, 000 גרם חול סיליקה בבקבוק חול. שקלו במדויק את המוני החול והמים בבקבוקים שלהם. לאחר מכן שפכו 1 ליטר מים טהורים בכלי הלחץ הגבוה בנפח פנימי של 2, 110 סנטימטרים מעוקבים מבקבוק מים עד שהמים ממלאים מחצית מהכלי הפנימי.הפעל את השולחן הרוטט כדי להרטיט את כל הכלי. הגדר את קצב הרטט ל-50 הרץ ואת ספק הכוח ל-220 וואט. הסר את שאריות האוויר בקו הניקוז ואת המסנן המתכתי המרוכז בתחתית הכלי על ידי רטט הכלי.יוצקים 3,300 גרם חול סיליקה מבקבוק חול לתוך הכלי בקצב קבוע של כגרם לשנייה באמצעות משפך המוחזק ליד פני המים בזמן שהכלי כולו רוטט כדי להבטיח אריזה אחידה. עצור את הרטט כאשר המים מגיעים לשולי הכלי. הנח טבעת כקיר זמני על שפת הכלי כדי למנוע שפיכת מים.רטטו את הכלי שוב כמו קודם, וכאשר החול מגיע לשפת הכלי, כבו את הרטט. הסר את עודפי המים באמצעות קו הניקוז ושפך אותם בחזרה לבקבוק המים. הסר את הקיר הזמני.ארזו את החול על ידי רטט הכלי פעם או פעמיים ב-50 הרץ ו-300 וואט לשנייה והוסיפו עוד חול במידת הצורך. שקלו את מסת החול והמים בבקבוקים שלהם. לאחר מכן, חשב את מסות החול והמים בכלי מתוך הבדלי המסה בבקבוקי החול והמים.בניסוי זה, מסת החול בכלי הייתה 3,385 גרם, ומסת המים בכלי הייתה 823.6 גרם. מסת המים בכלי מסומנת כ-w כולל. מכסים את כלי הלחץ הגבוה במכסה נירוסטה ומהדקים את הברגים של זוגות מנוגדים באלכסון ברצף.העבר את כלי הלחץ הגבוה מהשולחן הרוטט לשולחן המיועד לניסוי. מכסים את כלי הלחץ הגבוה עם מבודד חום לבקרת הטמפרטורה. לאחר מכן חבר את צינורות הלחץ הגבוה ואת קווי זרימת מי הקירור לכלי הלחץ הגבוה.פתח את שסתומי צינורות הגז הנכנסים והפלטיים. אווררו 10 ליטר מתאן בקצב של 800 מיליליטר לדקה עד שלא יזרמו עודפי מים למלכודת בלחץ אטמוספרי. פריקת החול נמנעת על ידי פילטר מתכתי ממורכז הקבוע בתחתית הכלי.שאריות המים נשארות על פני החול מכיוון שחול הסיליקה ההידרופילי סופג את מולקולות המים. שקלו את מסת המים במלכודת w מלכודת כדי לקבוע את נפח הגז בכלי. קבע את מסת המים הנותרים, w resi.במקרה זה w resi הוא 360.6 גרם ומלכודת w הוא 463 גרם. לאחר סגירת השסתום של קו גז הפלט, הזרקו מתאן כדי להגביר את לחץ היציקה של מתאן בכלי לכ-12.1 מגה-פסקל בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, סגור את השסתום של קו הגז הנכנס.התחל לרשום את הלחץ והטמפרטורה בכלי במהלך הניסוי באמצעות לוגר הנתונים. הפעל את הצ'ילר לקירור הכלי מטמפרטורת החדר ל-2.0 מעלות צלזיוס על ידי זרימת נוזל הקירור. תן לנוזל הקירור להסתובב מהצ'ילר לתחתית הכלי, משם למכסה הכלי ולבסוף חזרה לצ'ילר.הגדר את פרמטרי המדידה באמצעות מקור מישור חולף, או TPS, תוכנת אנלייזר וחישוב מידת קירור-העל כפי שנקבע בפרוטוקול הטקסט. השלב הקריטי ביותר הוא ביצוע מדידה קבועה של סונאר על ידי שמירה על עליית הטמפרטורה על פני נוזל קירור העל של חיישן TPS. מדוד בו זמנית את המוליכות התרמית, הדיפוזיביות התרמית והחום הסגולי הנפחי באמצעות מנתח TPS לאחר שמידת קירור-העל גדולה משתי מעלות צלזיוס.לאחר כל מדידה, החלף ידנית את הכבלים בין בדיקות ה-TPS למנתח במהלך הניסוי. אסוף נתונים כל שלוש עד חמש דקות. חזור על המדידות עד שמידת קירור-העל מגיעה שוב לשתי מעלות צלזיוס.בניסוי זה, מידת קירור-העל עולה בתחילה עם הזמן. לאחר שמידת קירור-העל מגיעה לערך המקסימלי, היא יורדת בהדרגה לאפס מעלות צלזיוס מכיוון שהלחץ יורד עם היווצרות MH. מוצג כאן פרופיל טמפרטורה שאינו מושפע מהמסת הידרט מתאן, ופרופיל טמפרטורה המושפע מההתכה. שים לב שלא ניתן לנתח פרופיל זה בטכניקת TPS מכיוון שמשוואות הניתוח מניחות תנאי דגימה יציבים.הלחץ, הטמפרטורה ומידת קירור-העל בכלי כפונקציה של זמן מוצגים. MH מתגרען לאחר שהמערכת הגיעה לשיווי משקל לחץ וטמפרטורה. הרוויה של המשקעים ב-MH, מים וגז מתאן כפונקציה של זמן מוצגת כאן.מידת הרוויה מחושבת באמצעות משוואת מצב הגז. דוגמה למדידות הקבועים התרמיים מוצגת כאן. החצים הדו-ראשיים מציינים את טווח הנתונים המשמש בניתוח.ניתוח 1 הוא דוגמה לטווח לא מתאים, וניתוח 2 הוא דוגמה לטווח מתאים. תוצאות ניתוח היפוך TPS מכל טווח מוצגות כאן. מוצגת הסטייה של נתוני הטמפרטורה מעקומת ההתאמה הליניארית.אם נבחר טווח הניתוח המתאים, טמפרטורת ההפרש הופכת קטנה וקבועה בערך. לבסוף, מוצגות מוליכות תרמית כפונקציה של זמן, חום ספציפי כפונקציה של זמן ודיפוזיות תרמית כפונקציה של זמן.

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

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

אנו משתמשים מכשירים ספיחה איזותרמי, במנתח וספיחה gravimetric, כדי לבחון את יכולת ספיחה של גודל החלקיקים שונים של פצלי, כדי לברר את הקשר בין גודל החלקיקים לבין יכולת ספיחה של פצלי.

ניסויי חקר הקשר בין גודל החלקיקים מתאן וספיחה מתוקף פצלי

הארץ-שפע מינרלים לשחק תפקידים חשובים הידרותרמי המערכות הטבעיות. כאן, אנו מתארים שיטה אמינה וחסכונית עבור חקירה ניסויית של האינטראקציות אורגניות-מינרליים בתנאים הידרותרמי.

טיפול נסיוני לומד השפעות המינרלים על העתקות הידרותרמי אורגני

קביעה מדויקת של קצב הזרימה של גזים מפותחת היא המפתח ללמוד את הפרטים של תגובות. אנו מספקים שיטה הרומן ניתוח כמותי של ניתוח הספקטרום האופייני המקביל ניתוח הספקטרום thermogravimetry-המונית על ידי הקמת מערכת כיול של הספקטרום האופייני, רגישות יחסית, להשגת קצב הזרימה.

ניתוח כמותי על-ידי ניתוח הספקטרום Thermogravimetry-המונית לתגובות עם גזים מפותחת

כאן אנחנו מדווחים את סינתזה ואפיון של פחמן nanoporous מסודרת (עם גודל הנקבוביות nm 4.6) SBA-15 (עם גודל הנקבוביות 5.3 ננומטר). העבודה מתארת השטח רקמתי מאפייני הנפות מולקולרית nanoporous, wettability שלהם, ואת ההתנהגות ההיתוך של D2O כלוא בתוך החומרים.

מאפייני משטח של פחמן Nanoporous מסונתז סיליקה מטריצות

אנו מציגים פרוטוקול ללמוד את היווצרות של הידרטים בנוכחות של מפעילי nonionic על הממשק של droplet מים שקוע ב ציקלופנטאן. הפרוטוקול כולל בניית וסת. בעלות נמוכה, ניתן לתיכנות ומווסת טמפרטורה מערכת בקרת הטמפרטורה משולבת עם טכניקות ויזואליזציה ומדידות לחץ פנימי.

לימוד השפעות הסקר על התגבשות מימה ב ממשקי שמן מים באמצעות מכשיר מודולרי משולב בעלות נמוכה

אנו מתארים שיטה ליצירת לחות גז על טיפות מים ססיל כדי לחקור את ההשפעות של מעכבים שונים, מקדמים, ומצעים על מורפולוגיה קריסטל לחות.

מתאן הידרציה התגבשות על טיפות מים יסילי

הפרוטוקול הנוכחי מתאר התגבשות של גבישי קרח מיקרוסקופיים והידרטים של קלתראט בהתקנים מיקרופלואידיים, מה שמאפשר חילופי נוזלים סביב הגבישים שנוצרו. זה מספק אפשרויות שאין שני להן לבחון את תהליך ההתגבשות ומנגנוני הקשירה של המעכבים.

גישה מיקרופלואידית לחקר התגבשות קרח וקלתראט הידרט

עבודה זו נועדה להקל על הפיתוח של טכניקות סטנדרטיות עבור הספגה או השתלה של תרכובות aminated על מצעי סיליקה, אשר מתוארים לעתים קרובות בהרחבה בספרות. כמויות ספציפיות של ממס, מצע, אמינים וערכים של פרמטרים ניסיוניים חשובים אחרים יידונו בפירוט.

מתודולוגיה סינתטית להכנת חומרים מרוכבים מבוססי אמין ספוג ומושתל ללכידת פחמן

ננו-מרוכבים CdSe-SnSe מיוצרים על ידי איחוד חלקיקי SnSe מהונדסים על פני השטח. סינתזה מימית פשוטה משמשת לייצור חלקיקי SnSe. ציפוי חלקיקי SnSe בקומפלקסים מולקולריים CdSe מאפשר לשלוט בגודל הגרגר ולהגדיל את מספר הפגמים הקיימים בננו-מרוכבים, ובכך להוריד את המוליכות התרמית.

CdSe-SnSe רב-גבישי מעובד תמיסה, מהונדס פני שטח, בעל מוליכות תרמית נמוכה

מחקר זה מדגים גישה למדידת ריכוזי גז מתאן בדגימות מימיות באמצעות אנלייזרים אופטיים ניידים המחוברים לתא הזרקה בלולאה סגורה. התוצאות דומות לכרומטוגרפיית גז קונבנציונלית, ומציגות חלופה מעשית ובעלות נמוכה המתאימה במיוחד למחקרי שדה מרוחקים.

מדידת מתאן מומס במערכות אקולוגיות מימיות באמצעות מנתח גז ספקטרוסקופיה אופטית

חקור את התכונות התרמיות של משקעי מתאן הידרט סינתטיים בחול סיליקה ומים. פרוטוקול זה מספק שיטה מדויקת למדידה בכלי לחץ גבוה לשיפור טכנולוגיית הפקת הגז.

פרוטוקול למדידת התכונות התרמיות של מדגם סודה בקירור סינתטי חול-מים-גז מתאן

גלה סרטונים נוספים