正十四烷相變強化傳熱下甲烷水合物生成和分解過程研究.pdf

1、氣體水合物的生成是一個放熱過程，其逆過程分解是一個吸熱過程。如果不能及時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強化傳熱，開展了如下工作：
　?。?）建立了一套水合物相平衡條件測量裝置。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下制備成相變乳液。檢測了該相變乳液的穩(wěn)定性。測量了相變乳液中正十四烷液滴的大小、粒徑分布以及它在水合器和燒

2、杯中發(fā)生固化的溫度。使用DSC測量了漿液中正十四烷固體顆粒的熔點?？紤]到動力學模型方程中會涉及到甲烷-水-水合物三相平衡壓力，采用恒容圖形法測得了制備的相變乳液中，溫度在276.55~282.25 K之間的甲烷-水-水合物三相平衡壓力。將測得的三相平衡壓力和采用 CSMGem軟件計算的純水中甲烷-水-水合物三相平衡壓力進行比較。
　?。?）建立了一套水合物生成實驗裝置?？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％的漿液中的生成過程。建立質量和熱量衡算方程計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量分數對水合速率和水合物產量的影響。在考慮傳質和晶體生長對水合速率影響的基礎上，建立了動力學模型來描述實驗數據?？疾炝苏耐楣腆w顆粒存在與否對誘導時間、水合速率和水合物產量的影響。
　?。?）建立了一套水合物分解實驗裝置。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程。建立質量和熱量衡算方程計算從水合物中分解出來的甲烷的摩爾量。分析了初始分解壓力和分解溫度對分解速率的影響。分別從可逆過程和傳質的角度提出方程來描述甲烷水合物的分解速率。基于質量和熱量衡算方程以及提出的這兩個方程，建立了兩個模型方程來預測各個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