瓦斯水合固化過(guò)程熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、瓦斯水合物的生成過(guò)程是放熱過(guò)程，但瓦斯水合物在低溫環(huán)境中才能快速生長(zhǎng)，所以其水合過(guò)程中產(chǎn)生的熱量會(huì)對(duì)瓦斯水合的進(jìn)程產(chǎn)生影響，因此有必要開(kāi)展瓦斯水合過(guò)程的熱效應(yīng)及其影響因素研究。本文以此為目標(biāo)，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，取得以下研究成果：
　?。?）基于瞬態(tài)熱線法原理，對(duì)瓦斯水合物的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。研究表明在一定的溫度范圍內(nèi)，本文所測(cè)定的瓦斯水合物的導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度的升高而增大。其值比普通保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)值還小，因此其分解量小從而

2、能夠保存較長(zhǎng)時(shí)間，據(jù)此可知對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行水合分離后以NGH形式進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)是可行的。
　?。?）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了瓦斯水合過(guò)程的溫度場(chǎng)-時(shí)間曲線。依據(jù)推導(dǎo)的瓦斯水合過(guò)程生成熱計(jì)算模型對(duì)不同體系瓦斯水合過(guò)程的生成熱進(jìn)行了計(jì)算。瓦斯水合反應(yīng)前期，有大量的生成熱集中產(chǎn)生，中后期逐漸減少，最后趨于零。
　?。?）對(duì)不同實(shí)驗(yàn)體系瓦斯水合過(guò)程的溫度場(chǎng)特征參數(shù)進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)每種反應(yīng)體系的溫度都是先快速上升到一最高值而后逐漸下降至實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度

3、。上層溫度場(chǎng)平均溫度最高，溫度值最高值最高，溫度上升速率最快，中層溫度場(chǎng)次之，下層溫度場(chǎng)平均溫度最低，溫度最高值最低，溫度上升速率最慢。
　　（4）瓦斯氣體中的甲烷濃度對(duì)瓦斯水合反應(yīng)過(guò)程的生成熱，體系溫度場(chǎng)分布、水合物生長(zhǎng)速率等均具有一定的影響。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，甲烷濃度高的瓦斯氣樣在水合過(guò)程中放出的熱量較多，溫度場(chǎng)整體溫度及各層溫度場(chǎng)溫度較高，整個(gè)過(guò)程的水合物生長(zhǎng)速率也大。
　?。?）對(duì)瓦斯水合過(guò)程中不同促進(jìn)劑的影響機(jī)理

4、進(jìn)行了分析。分析發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑的添加改善了瓦斯水合物生成的熱力學(xué)條件，縮短了瓦斯水合物生成的誘導(dǎo)時(shí)間，提高了瓦斯水合物的生成速率，促進(jìn)了瓦斯水合物的生成，進(jìn)而提高了單位時(shí)間內(nèi)瓦斯水合物生成過(guò)程中的生成熱，改變了整個(gè)瓦斯水合反應(yīng)過(guò)程的熱效應(yīng)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)THF濃度為1mol/L、SDS濃度為0.5mol/L時(shí)，水合反應(yīng)體系的生長(zhǎng)速率最大，生成熱最多，水合反應(yīng)體系溫度場(chǎng)溫度最高。
　　（6）瓦斯水合過(guò)程是一個(gè)三維的、不穩(wěn)定的、有內(nèi)熱源的