正十四烷相變強(qiáng)化傳熱下甲烷水合物生成和分解過(guò)程研究.pdf

1、氣體水合物的生成是一個(gè)放熱過(guò)程，其逆過(guò)程分解是一個(gè)吸熱過(guò)程。如果不能及時(shí)有效地移走或提供熱量，水合物的生成或分解將受到抑制。本論文中利用石蠟類相變材料的相變來(lái)強(qiáng)化傳熱，開(kāi)展了如下工作：
　　（1）建立了一套水合物相平衡條件測(cè)量裝置。選取正十四烷作為相變材料，將它與Span80、Tween60和去離子水按一定的比例混合后在分散機(jī)下制備成相變?nèi)橐?。檢測(cè)了該相變?nèi)橐旱姆€(wěn)定性。測(cè)量了相變?nèi)橐褐姓耐橐旱蔚拇笮?、粒徑分布以及它在水合器和?/p>

2、杯中發(fā)生固化的溫度。使用DSC測(cè)量了漿液中正十四烷固體顆粒的熔點(diǎn)。考慮到動(dòng)力學(xué)模型方程中會(huì)涉及到甲烷-水-水合物三相平衡壓力，采用恒容圖形法測(cè)得了制備的相變?nèi)橐褐?，溫度?76.55~282.25 K之間的甲烷-水-水合物三相平衡壓力。將測(cè)得的三相平衡壓力和采用 CSMGem軟件計(jì)算的純水中甲烷-水-水合物三相平衡壓力進(jìn)行比較。
　?。?）建立了一套水合物生成實(shí)驗(yàn)裝置?？疾炝税脒B續(xù)攪拌水合器中，壓力為4.70~6.46 MPa（表

3、壓），正十四烷熔點(diǎn)左右，甲烷水合物在正十四烷固體顆粒含量為25~45 wt％的漿液中的生成過(guò)程。建立質(zhì)量和熱量衡算方程計(jì)算參與水合的氣體量。分析了水合物生成速率的規(guī)律以及壓力和漿液中正十四烷初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)水合速率和水合物產(chǎn)量的影響。在考慮傳質(zhì)和晶體生長(zhǎng)對(duì)水合速率影響的基礎(chǔ)上，建立了動(dòng)力學(xué)模型來(lái)描述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。考察了正十四烷固體顆粒存在與否對(duì)誘導(dǎo)時(shí)間、水合速率和水合物產(chǎn)量的影響。
　　（3）建立了一套水合物分解實(shí)驗(yàn)裝置。研究了間歇攪拌

4、水合器中，分布在含有45 wt%液態(tài)正十四烷的漿液中的甲烷水合物在初始分解壓力為2.06~3.72 MPa（表壓），正十四烷固化溫度附近的分解過(guò)程。建立質(zhì)量和熱量衡算方程計(jì)算從水合物中分解出來(lái)的甲烷的摩爾量。分析了初始分解壓力和分解溫度對(duì)分解速率的影響。分別從可逆過(guò)程和傳質(zhì)的角度提出方程來(lái)描述甲烷水合物的分解速率?；谫|(zhì)量和熱量衡算方程以及提出的這兩個(gè)方程，建立了兩個(gè)模型方程來(lái)預(yù)測(cè)各個(gè)初始分解壓力和分解溫度下甲烷水合物的分解速率，分別命