Protokoll för att mäta de termiska egenskaperna hos en underkyld Syntetisk Sand vatten-gas-metan hydrat Prov

Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

Gashydrater är kristallina föreningar som innefattar bur strukturer av vätebundna vattenmolekyler som innehåller gästmolekyler i buren 1. Stora mängder metanhydrater (MHS) i havsbotten och permafrostområden är intressanta framtida energiresurser, men kan påverka den globala klimatförhållanden 2.

I mars 2013 Japan olja, gas och metaller National Corporation genomfört världens första offshore produktionstest för att utvinna gas från naturliga MH bärande sediment i östra Nankai trough med "sänkningsmetoden" 3,4.

Gashydrater kan lagra gaser såsom metan 1, väte 5, CO 2 1,6, och ozon 7. Därför är metan och väte hydrater studeras som potentiell energilagring och transport media. För att minska CO2-utsläpp i atmosfären, CO 2 sequestion med hjälp av CO 2 hydrater i djuphavssediment har studerats 6. Ozon används för närvarande vid vattenrening och livsmedelssterilisering. Studier av ozon bevarande teknik har genomförts eftersom det är kemiskt instabila 7. Ozonkoncentrationen i hydrater är mycket högre än den i ozoniserat vatten eller is 7.

Att utveckla gasproduktion från naturliga MH bärande sediment och återfukta baserad teknik, är det absolut nödvändigt att förstå de termiska egenskaperna hos gashydrater. Men de termiska egenskaperna data och modellstudier av gashydrat bärande sediment är knappa 8.

Den "trycksänkningsmetoden" kan användas för att dissociera MH i sedimentet porutrymmet genom minskning av portryck under hydratet stabilitet. I denna process, de sediment pore rymdkomponenter förändras från vatten och från MH till vatten, MH, och gas. De termiska egenskaperna "mätningav detta sistnämnda villkor är svårt eftersom smältvärmet av MH kan påverka mätningarna. För att lösa detta problem, Muraoka et al. Utförde de termiska egenskaperna "mätning vid kylda villkor under MH bildning 9.

Med den här videon protokoll, förklarar vi mätmetoden av underkylda syntetisk sand-vatten-gas-MH prov.

Figur 1 visar den experimentella uppställning för mätning av de termiska egenskaperna hos den artificiella metan hydrat bärande sediment. Installationen är densamma som visas i referens 9. Systemet innefattar huvudsakligen en högtryckskärl, tryck och temperaturkontroll, och termiska egenskaper hos mätsystemet. Högtryckskärlet är sammansatt av cylindriska rostfritt stål med en inre diameter av 140 mm och en höjd av 140 mm; dess inre volym med dödvolymen avlägsnas är 2110 cm 3, och dess tryck gräns är 15 MPa. den transie nt plan källa (TPS) teknik används för att mäta de termiska egenskaperna 10. Nio TPS sonder med individuella radier av 2.001 mm placeras inuti kärlet. Layouten av de nio sonder 9 visas i figur 2 i referens 9. TPS sonder är anslutna till de termiska egenskaperna "analysator med en kabel och kopplas manuellt under experimentet. Detaljerna i TPS sensor, kopplingsschema och inställningar i kärlet visas i figurerna S1, 2 och 3 i underlag med hänvisning 9.

Figur 1
Figur 1:. Den experimentuppställning för att mäta de termiska egenskaperna hos den artificiella metan hydrat bärande sediment Figuren är modifierad från referens 9.3956fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

TPS-metoden användes för att mäta de termiska egenskaperna hos varje prov. Metoden principer beskrivs i referens 10. I denna metod, tidsberoende ökning av temperaturen, AT ave, är

ekvation 1

var

ekvation 2

I ekvation 1, W 0 är uteffekten från sensorn, r är radien för den sensorsond, är λ den termiska ledningsförmågan hos provet, är α den termiska diffusivitet, och t är tiden från starten av strömförsörjningen till sonden. D (τ) är en dimensionslös tidsberoende funktion. τ (αt / r) 1/2. I ekvation 2, m är antalet koncentriska ringar av TPS sonden och jag 0 är en modifierade Bessel-funktionen. Värmeledningsförmågan, värmediffusionsförmåga, och specifikt värme av provet samtidigt bestäms genom inversion analys som appliceras på ökningen som energi tillförs till sensortemperatursond.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Obs: Kontakta alla relevanta säkerhetsdatablad som denna studie använder högtrycks brännbar metangas och en stor hög tryckkärl. Bära hjälm, skyddsglasögon och skyddsskor. Om temperaturreglering stannar ökar trycket i kärlet med MH dissociation. För att förebygga olyckor, är användningen av en säkerhetsventilsystem rekommenderas starkt att automatiskt frigöra metangas till atmosfären. Ventilsystemet säkerhet kan fungera utan elförsörjning.

1. Framställning av Sand-vatten-metangas Prov 9

  1. Placera högtryckskärl på vibrationsbordet.
  2. Häll 1,5 liter rent vatten i en vattenflaska och 4000 g kiseldioxidsand i en sand flaska. Noggrant väga massorna av sand och vatten i sanden och vattenflaskor, respektive.
  3. Häll 1 L av rent vatten i högtryckskärl med en innervolym på 2110 cm 3 ur en vattenflaskatills vattnet fyller halva inre kärlet.
  4. Slå på det vibrerande bordet att vibrera hela kärlet. Ställa in vibrationshastigheten och strömförsörjningen till 50 Hz och 220 W, respektive. Applicera vibrations fram till slutförandet av steg 1,5. Avlägsna kvarvarande luften i dräneringsledningen och sintras metalliskt filter vid botten av kärlet genom att vibrera kärlet.
  5. Pour 3300 g kiseldioxidsand från en sandflaska in i kärlet vid en konstant hastighet av ungefär 1 g sek -1 hjälp av en tratt som hölls nära vattenytan medan hela kärlet vibreras för att säkerställa en enhetlig packning.
  6. Stoppa vibrationen när vattnet når kanten av kärlet.
  7. Placera en ring som en tillfällig vägg på kanten av fartyget för att hindra vatten från att spilla.
  8. Vibrera kärlet igen vid 50 Hz och 220 W.
  9. När sanden når kanten av kärlet (höjd 140 mm), stänga av vibrationer.
  10. Ta bort den tillfälliga väggen och överskott porvatten använder the avloppsledningen. Pour överskottet porvatten tillbaka in i vattenflaskan.
  11. Packa sanden genom att vibrera kärlet en gång eller två gånger på 50 Hz och 300 W för en sekund och lägga mer sand vid behov.
  12. Väg massorna av sand och vatten i sanden och vattenflaskor. Beräkna sand och vattenmassorna i kärlet från mass skillnaderna i sanden och vattenflaskor. I detta experiment, massorna av sand och vatten i kärlet var 3385 g och 823,6 g, respektive. Massan av vatten i kärlet betecknas w totalt.
  13. Täck högtryckskärl med ett lock av rostfritt stål och dra åt bultarna av diagonalt motsatta par i sekvens.
  14. Flytta högtryckskärlet från det vibrerande bordet till bordet avsett för experimentet.
  15. Täck högtryckskärl med värmeisolator för reglering av temperaturen.
  16. Ansluta högtrycksledningar och kylvattenflödeslinjer till högtryckskärlet. Öppna ventilerna för in- och utgående gasledningar. Ventilera 10 L metan med en hastighet av 800 ml min -1 tills inga överskott avloppsvatten i fällan under atmosfärstryck. Urladdnings sand förhindras genom ett sintrat metalliskt filter fäst på botten av kärlet. Den kvarvarande vatten finns kvar på sanden ytan eftersom den hydrofila kvartssand adsorberar vattenmolekylerna.
  17. Väg massan av vatten i fällan, w fälla, för att bestämma gasvolymen i kärlet. Bestämma massan av restvatten, w res, i kärlet med hjälp av ekvationen w res = w totalt - w fälla. I det här fallet, w res och w fälla var 360,6 g och 463,0 g, respektive.
  18. Bestämma prov porositet med hjälp av formeln Ѱ = 1 - V sand / V-cell, där V sand är volymen av than sand bestäms av förhållandet av sandmassan till sand densitet (dvs ρ s = 2630 kg m -3), och V-cell är den inre volymen av kärlet. Porositeten Ѱ av provet var 0,39.
  19. Stänga ventilen för den utgående gasledningen. Injicera metan för att öka portryck av metan i kärlet till ca 12,1 MPa vid rumstemperatur (dvs. 31,6 ° C).
  20. Stänga ventilen för ingångsgasledningen.
  21. Starta inspelningen trycket och temperaturen i kärlet under experimentet med hjälp av datalogg. Datasamplingsintervallet är 5 sekunder. Den totala experimentella tiden är ca 3000 min.

2. MH Syntes och termiska egenskaper "Mätning av den underkylda Prov 9

  1. Slå på kylaggregatet för kylning av kärlet från rumstemperatur till 2,0 ° C genom att cirkulera kylmediet. Låt kylvätskan cirkulera från kylaggregatet to botten av kärlet, därifrån till locket på kärlet, och slutligen tillbaka till kylaggregatet. Temperaturväxlingar hastighet i kärlet var ungefär 0,001 ° C sek -1.
  2. Ställ in mätparametrar med hjälp av TPS analysator programvara. Ställ in typ sensor till sensor konstruktion # 7577. Ställ in uteffekt W 0-30 mW och mättiden till 5 sek. Observera att lämpliga parametrar bör ändras om typen sensor eller provförhållandena ändras. Ställa in parametrar för att öka temperaturen från en ° C till 1,5 ° C.
  3. Beräkna graden av underkylning, AT sup, med följande ekvation:
    AT sup = T eq (P) - T. (3)
    T eq (P) är jämviktstemperaturen av MH som en funktion av tryck P. T eq (P) beräknas med hjälp av CSMGem programvara 1.0; P och T är trycket och temperaturen i kärlet uppmättes genom användning tryck- och temperaturmätare, respektive.
  4. Samtidigt mäta värmeledningsförmåga, värmespridning, och volymetriska specifikt värme med hjälp av TPS analysatorn efter AT sup är större än 2 ° C.
  5. Växla TPS sonden anslutas till värmeegenskaper analysator efter varje mätning. Koppla kablarna mellan TPS sonder och analysatorn manuellt under försöket 9. Kopplingsschemat visas i figur S2 i referens 9. Omkopplingssekvensen för varje sensor är nej. 6 → 2 → 7 → 5 → 1 → 9 → 4 → 3 → 8 → 6 .... Sekvensen är baserad på avståndet mellan sensorerna, som är satt så långt som möjligt för att förhindra att kvarvarande värme från att påverka mätningarna. Samla in data varje 3-5 min.
  6. Upprepa mätningarna tills & #916; T sup når 2 ° C igen. I detta experiment ökar Δ T sup initialt med tiden. Efter AT sup når det maximala värdet, AT sup minskar gradvis till 0 ° C på grund av att trycket minskar med bildandet av MH. Kontrollera om AT sup är större än 2 ° C före TPS mätningar med ekvation 3.
  7. Se till att temperaturprofilen inte påverkas av MH smältning. Om MH smälter under mätningarna, kommer temperaturen inte ökar eftersom smältning av MH är en endotermisk reaktion. Kontrollera temperaturprofilen under mätningarna, och diskuteras i resultatdelen.
  8. Utför de termiska egenskaperna analys för alla temperaturprofildata med hjälp av TPS-tekniken.

3. Beräkning av Mättnad Byte av prov 9,11

Notera:Mättnadsgraden för MH, vatten och gas i provet som en funktion av tiden t beräknas med hjälp av ekvationen för tillståndet av gasen. Beräknings detaljer och ekvationer som används är tidigare beskrivits 11.

  1. Beräkna metangas volymen V gas, t vid tidpunkten t
    ekvation 4
    där Q är den ursprungliga volymen av gas i kärlet, V MH, t - 1 är volymen av MH vid tiden t - 1, och R VHW är volymförhållandet av vatten och MH.
    ekvation 5
    I ekvation 5, n är hydratiseringen antal MH (~ 6), ρ MH och ρ vatten motsvarar densiteten hos MH och vatten, respektive, och w MH och w vatten betecknar molekylmassan för MH och vatten, respectively.
  2. Beräkna mängden AM t (mol) MH bildas från t - 1 till t
    ekvation 6
    där R är gaskonstanten, P är trycket hos metangasen, och Z t (T gas,, t P gas, t) är kompressionskoefficient av metan vid tiden t. Vi 9 och al. Sakamoto et 11 har använt Benedict-Webb-Rubin (BWR) ekvation, ändrad genom Lee och Kesler, för att beräkna Z t 12, 13. För denna beräkning, formlerna (3-7.1) - är (3-7.4) i BWR ekvation 13 och Lee-Kesler konstanter som används i tabellerna 3 - 7 av referens 13.
  3. Beräkna volymförändringen Δ V MH, t - 1 till t
    ekvation 7
    där P s referenstemperaturen 273,15 K är referenstrycket av 101325 Pa, är Ts, Z ar kompressionskoefficient vid P s och T s (Z s ~ 1), och V CH4 är förhållandet mellan metan gasvolymen i volymenhet MH [Nm 3 m -3]. Använda en V CH4 värde på 165,99 [Nm 3 m -3].
  4. Beräkna volymen V MH, t över MH vid tiden t
    ekvation 8
  5. Beräkna volymen av vatten V vatten, t i tryckkärlet vid tiden t
    ekvation 9 där V vatten, 1 är den ursprungliga volymen av vatten.
  6. Upprepa beräkningar med ekvationer. 4-9 vid tidpunkten t = 2, 3, ... för att bestämma förändringen i mättnad av vatten, metan och MH 11. Den initiala tillståndet är t = 1, dvs V gas, 1 = Q. P och T vid tiden t tas från dataloggarna 9. Beräkningsresultaten visas i följande avsnitt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 2a visar temperaturprofilen som inte påverkas av MH smältning. AT c är temperaturändringen på grund av termiska konstant 'mätning. Figur 2b visar temperaturprofilen som påverkas av MH smältning. Profilen i figur 2b kan inte analyseras genom ekvationerna 1 och 2, eftersom dessa ekvationer härleds genom att anta stabila provförhållanden.

Figur 3a visar det tryck, temperatur och grad av underkylning i kärlet som en funktion av tiden. MH nucleates efter att systemet har nått tryck och jämviktstemperatur. Bildningen av MH markeras med en drastisk tryckändring vid tidpunkten t = 170 min. De dubbelhövdade pilarna visar att graden av underkylning är större än 2 ° C. De termiska konstanterna mättes inom detta område. t. Beräkningen av mättnads ​​beskrivs i avsnitt 3. mättnad definieras som Si, t = Vj, t / (V cell - V sand), där i betecknar MH, vatten och komponenter metangas vid tiden t. Vid t = 170 min, började MH att bilda och S MH ökat markant. Mellan 170 och 2500 min ökade S MH 0-0,32, medan S vatten och S gas minskade 0,43-0,18 och 0,56-0,50, respektive. Efter 2500 minuter, MH, vatten och gas mättnad var nästan konstant.

Figur 4 visar ett exempel på de termiska konstanter 'mätningar. De experimentella förhållandena var t = 825 min, P= 7,1 MPa, T = 2,4 ° C, S h = 0,16, S g = 0,53 och S w = 0,31. Figur 4a visar temperaturprofilen. TPS analysprogram registrerar 200 datapunkter jämnt fördelade i tiden över en fördefinierad tidsintervall; således, är uppgifter ut för analys från de 200 datapunkter. De dubbelriktade pilarna betecknar dataområdet som används i analysen. Tiden varierar analys 1 och 2 är 0-5 sek och 0,65-4,88 sek respektive. Analyser 1 och 2 är exempel på olämpliga och lämpliga intervall, respektive. Figurerna 4b och 4c erhölls med användning av TPS-tekniken i varje analys intervall. Figur 4b visar temperaturförändringen AT ave (τ) och D (τ) med AT ave ) = aT (t). Relationen mellan AT ave (&# 964;.) Och D (τ) varierar beroende på analysintervall Figur 4c visar temperaturen T d vs kvadratroten av tiden t. Avvikelsen av temperaturdata från linjär anpassning erhålles genom inversion analys TPS är Td. Avvikelsen hos analysen en vid början av mätningarna är ganska stor, såsom visas i fig 4c, vilket tyder på att det isolerande skiktet hos den TPS sensorsond påverkar mätningarna.

Tabell 1 visar de termiska konstanterna i varje analys intervall som nämnts ovan. Den totala till karakteristiska tidsförhållandet definieras av den totala analystiden (för t = 2-4 sek, är den totala tiden 4 sek) dividerat med karakteristisk tid τ. Notera att den totala till karakteristisk tid-förhållande bör vara mindre än 1 vid användning av TPS-tekniken. Detta beskrivs i referens T d.

För att undvika sensorsonden som påverkar mätningarna, data vid början av varje mätning är inte att användas. Medelavvikelsen av T d är minimerad, såsom visas i fig 4c, genom att justera analys tidsintervallet. Den totala till karakteristiska tidsförhållandet justeras till enhet genom att justera analys tidsintervall. Därför antog vi de termiska konstantvärdena från analys 2 inte en.

Värmeledningsförmåga, specifikt värme, och termisk diffusivitet visas som en funktion av tiden i fig 5a, b och c, respektive. Slutligen sammanfattar vi resultaten för tHermal egenskaper och hydrat mättnad. Detaljer beträffande resultaten ges i sek. 4 av refference 9.

figur 2
Figur 2:. Temperaturprofiler som en funktion av tiden (a) påverkas inte av MH smältning (kylningsförhållanden) och (b) präglas av MH smältning Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Observera att båda temperaturprofilerna är från preliminära experiment. Mättiden är längre än den i försöket i syfte att klargöra effekten av smältvärmet. I preliminära experiment, mättiden t var 40 sek och uteffekten W 0 var 20 mW (a) och 50 mW (b).

<p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1"> Figur 3
Figur 3: (a) tryck, temperatur, och graden av underkylning i kärlet som en funktion av tiden. De dubbelhövdade pilarna visar att graden av superkylning är större än 2 ° C. De termiska konstanterna mättes inom detta område. (B) MH, vatten, och metangas mättnad av provet visas som en funktion av tiden (omtryckt från referens 9). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Figur 4: Analys exempel på termiska konstanter "mätningar (a) Temperaturprofil använder.TPS mätmetod. Tiden varierar analys 1 och 2 är 0-5 sek och 0,65-4,88 sek respektive. (B) Förhållandet mellan temperaturförändringen AT ave (τ) och D (τ) med AT ave (τ) = aT (t). (C) Temperatur T d vs kvadratroten tiden t. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 5
Figur 5: (a) Värmeledningsförmåga λ som en funktion av tid, (b) specifik värme ρC p som en funktion av tiden, och (c) termisk diffusivitet α som en funktion av tiden.Resultaten omvandlades till termiska egenskaper som en funktion av MH mättnad. De konverterade resultat och relevant diskussion redovisas i ref. 9. Data visar en överlappning inom området t = 210-980 min. För tydlighets skull, plottade data representerar medelvärdet av tre mätningar från samma sensor inom detta intervall. Dessa siffror har ändrats från referens 9. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Analys intervall, s λ, W m - 1 K - 1 ρC p, MJ m - 3 K - 1 α, mm 2 sek - 1 Totalt att Char. Tid Menar Dev., ° C
analys 1 0,00-5,00 2,12 0,938 2,26 2,11 0,01018
analys 2 0,65-4,88 2,31 2,11 1,10 1,00 0,00061

Tabell 1:. Termiska konstanter för varje analys intervall Analyser 1 och 2 är exempel på olämpliga och lämpliga intervall, respektive.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Effekten av bildandet hetta MH på mätning uppskattades. Bildandet hetta MH uppskattades från produkter av förändringshastigheten för S h såsom visas i fig 3b och entalpin för bildandet H = 52,9 kJ mol -1 för MH 14. Följaktligen maximala förändringen temperaturen var 0,00081 ° C sek -1. Detta var mycket lägre än temperaturökningen AT c hos TPS sensorn mellan 1 ° C och 1,5 ° C under tidsintervallet av 5 sek. Detaljerad uppskattning och diskussion beskrivs i avsnitt. 4 av referens 9.

Följande är de kritiska protokollsteg. Första steget är att upprätthålla provkylningsförhållanden. Andra steget är att utföra termiska konstanter "mätningar genom att hålla temperaturökningen AT ci TPS givaren under graden av underkylning AT sup.

För att säkerställa att mätningen inte påverkas av temperaturdrift, bör följande bekräftas. Kontrollera först att förändring bulktemperaturen är mycket lägre än temperaturökningen AT ci TPS sensor. För det andra, se till att temperaturförändringen på grund av bildning hetta MH är mycket lägre än temperaturökningen AT c hos TPS-sensorn.

Om ett prov smälter, kommer värmeledningsförmåga och specifika värme divergerar till oändlighet av TPS-tekniken. I sådana fall, ändra uteffekten från sensorn eller minska mättiden.

Denna mätmetod kan appliceras på de termiska egenskaperna hos gassystemet gashydrat-vatten-gäst, som innehåller väte, CO2 och ozon hydrater, eftersom den karakteristiska låga bildningshastigheten av gashydrat är inte unikt för MH. Den viktigaste punkten i denna metod är den låga råttae av fasövergången för målmaterialet. Följaktligen kan denna metod tillämpas på andra material med en låg fas-övergångshastigheten. Denna mätmetod kan även appliceras till tetrahydrofuran (THF) hydrat bildas från låg koncentration THF-lösning och tetra butylammoniumbromid (TBAB) hydrat om bildningshastigheten av dessa hydrater är tillräckligt långsam enligt superkylningsbetingelser. Det enda kravet här är att se till att temperaturförändringen på grund av bildningsvärme av hydratet är mycket lägre än temperaturökningen i sensorn, såsom nämnts ovan. Å andra sidan kan denna teknik inte appliceras på den vatten is och stökiometrisk THF-lösning-hydrat fasövergång eftersom övergångstakten i dessa system är mycket snabb och bildandet värme påverkar avsevärt mätningarna.

Waite et al. 15 mäts värmeledningsförmågan hos prover bestående av sand, metangas och MH. Kumar et al.16 mätte termisk diffusivitet med hjälp av prover med samma komponenter. De bildade MH direkt i sand porer genom att använda vatten is i en trycksatt metangas atmosfär. Allt vatten is omvandlades till MH. Således, de mätte värmeledningsförmåga provet tills MH bildning stannat helt. Denna metod har fördelen att mätningarna av de termiska egenskaperna inte påverkas av bildningen eller dissociation hetta MH och att provkompositionen är konstant. Emellertid kan denna metod inte ge de termiska egenskaperna hos prover som innefattar sand, vatten, metan, och MH. Huang och fläkt mäts värmeledningsförmågan hos ett hydrat bärande sand prov 17. De bildade MH i sanden porer med användning av natriumdodecylsulfat (SDS) -lösning, som underlättade MH bildning. De noterade att gas och vatten förblev troligen i sanden porerna och gasen kraftigt påverkat mätningarna. Däremot har de inte rapporterar sammansättning water och gas. Vår mätprotokoll har fördelen av att ge förhållandet mellan de termiska egenskaperna (värmeledningsförmåga, värmespridning, och volymetriska specifika värme) och sammansättning av MH bärande sediment som innefattar sand, vatten, metan, och MH.

Att utveckla mass produktionsteknik av gashydrat behövs termiska konstanterna för hydratbildning, och den föreslagna mätmetoden gör just detta.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Denna studie ekonomiskt stöd från MH21 Research Consortium för Metan hydrat resurser i Japan och National Metan Hydrate Exploatering Program av ministeriet för ekonomi, handel och industri. Författarna vill tacka T. Maekawa och S. Goto för deras hjälp med experimenten.

Omtryckt siffror med tillstånd från (Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y., energibränsle, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI.: 10,1021 / ef502350n). Copyright (2015) American Chemical Society.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics