मापने एक शीतल सिंथेटिक रेत-पानी-गैस मीथेन हाइड्रेट नमूना के तापीय गुणों के लिए प्रोटोकॉल
Summary
We present a protocol for measuring the thermal properties of synthetic hydrate-bearing sediment samples comprising sand, water, methane, and methane hydrate.
Abstract
Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future energy resources and energy storage media. To develop a method for gas production from natural MH-bearing sediments and hydrate-based technologies, it is imperative to understand the thermal properties of gas hydrates.
The thermal properties’ measurements of samples comprising sand, water, methane, and MH are difficult because the melting heat of MH may affect the measurements. To solve this problem, we performed thermal properties’ measurements at supercooled conditions during MH formation. The measurement protocol, calculation method of the saturation change, and tips for thermal constants’ analysis of the sample using transient plane source techniques are described here.
The effect of the formation heat of MH on measurement is very small because the gas hydrate formation rate is very slow. This measurement method can be applied to the thermal properties of the gas hydrate-water-guest gas system, which contains hydrogen, CO2, and ozone hydrates, because the characteristic low formation rate of gas hydrate is not unique to MH. The key point of this method is the low rate of phase transition of the target material. Hence, this method may be applied to other materials having low phase-transition rates.
Introduction
गैस हाइड्रेट्स क्रिस्टलीय यौगिकों कि हाइड्रोजन बंधुआ पानी पिंजरे 1 में अतिथि के अणुओं युक्त अणुओं के पिंजरे संरचनाओं शामिल हैं। समुद्र तल और permafrost क्षेत्रों में मीथेन हाइड्रेट्स (एमएचएस) की बड़ी मात्रा में दिलचस्प भविष्य की ऊर्जा संसाधन हैं लेकिन वैश्विक जलवायु परिस्थितियों 2 प्रभावित कर सकता है।
मार्च 2013 में जापान तेल, गैस, धातु और राष्ट्रीय निगम पूर्वी Nankai गर्त में प्राकृतिक MH-असर अवसादों "depressurization विधि" 3,4 का उपयोग करने से गैस निकालने के लिए दुनिया का पहला अपतटीय उत्पादन परीक्षण का आयोजन किया।
गैस हाइड्रेट्स ऐसे मीथेन 1, हाइड्रोजन 5, सीओ 2 1,6, और ओजोन 7 के रूप में गैसों स्टोर कर सकते हैं। इसलिए, मीथेन और हाइड्रोजन हाइड्रेट्स संभावित ऊर्जा भंडारण और परिवहन मीडिया के रूप में अध्ययन कर रहे हैं। सीओ 2 उत्सर्जन से वातावरण में सीओ 2 seques कम करने के लिए जारी कियासीओ का उपयोग कर गहरे सागर अवसादों में 2 हाइड्रेट्स tration 6 अध्ययन किया गया है। ओजोन वर्तमान में जल शोधन और खाद्य नसबंदी में प्रयोग किया जाता है। ओजोन संरक्षण प्रौद्योगिकी के अध्ययन आयोजित किया गया है क्योंकि यह रासायनिक अस्थिर 7 है। हाइड्रेट्स में ओजोन एकाग्रता OZONIZED पानी या बर्फ 7 में है कि अधिक से अधिक है।
प्राकृतिक MH-असर तलछट और हाइड्रेट आधारित प्रौद्योगिकियों से गैस उत्पादन का विकास करने के लिए, यह गैस हाइड्रेट्स के तापीय गुणों को समझने के लिए जरूरी है। हालांकि, तापीय गुणों डेटा और गैस हाइड्रेट असर अवसादों के मॉडल के अध्ययन दुर्लभ हैं 8।
"Depressurization विधि" हाइड्रेट स्थिरता नीचे ताकना दबाव को कम करके तलछट ताकना अंतरिक्ष में महाराष्ट्र को अलग कर देना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इस प्रक्रिया में, तलछट ताकना अंतरिक्ष घटकों के पानी से और महाराष्ट्र से पानी, महाराष्ट्र, और गैस के लिए बदल जाते हैं। थर्मल गुण 'मापबाद के हालत की मुश्किल है क्योंकि महाराष्ट्र के पिघलने गर्मी माप को प्रभावित कर सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए, Muraoka एट अल।, महाराष्ट्र गठन 9 दौरान शीतल की स्थिति में थर्मल गुण 'माप प्रदर्शन किया।
इस वीडियो प्रोटोकॉल के साथ, हम शीतल सिंथेटिक रेत-पानी-गैस, महाराष्ट्र नमूना मापने विधि समझाओ।
चित्रा 1 कृत्रिम मीथेन हाइड्रेट असर तलछट के तापीय गुणों को मापने के लिए प्रयोगात्मक स्थापना से पता चलता है। सेटअप के रूप में संदर्भ 9 में दिखाया ही है। प्रणाली मुख्य रूप से एक उच्च दबाव पोत, दबाव और तापमान नियंत्रण, और माप प्रणाली के थर्मल गुण शामिल हैं। उच्च दबाव पोत 140 मिमी की एक आंतरिक व्यास और 140 मिमी की ऊंचाई के साथ बेलनाकार स्टेनलेस स्टील से बना है; मृत हटा मात्रा के साथ अपने भीतर की मात्रा 2110 3 सेमी है, और उसके दबाव सीमा 15 एमपीए है। transie NT विमान स्रोत (टीपीएस) तकनीक तापीय गुणों 10 को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है। 2.001 मिमी व्यक्ति त्रिज्या के साथ नौ टीपीएस जांच पोत के अंदर रखा जाता है। नौ जांच 9 के लेआउट संदर्भ 9 में चित्रा 2 में दिखाया गया है। टीपीएस जांच एक केबल के साथ थर्मल गुण 'विश्लेषक से जुड़ा है और प्रयोग के दौरान मैन्युअल रूप से बंद कर रहे हैं। टीपीएस सेंसर, कनेक्शन आरेख, और पोत में सेटअप के विवरण के संदर्भ में 9 आंकड़े एस 1, 2, और समर्थन जानकारी के 3 में दिखाया जाता है।
चित्रा 1:। कृत्रिम मीथेन हाइड्रेट असर तलछट के तापीय गुणों को मापने के लिए प्रयोगात्मक स्थापना आंकड़ा संदर्भ 9 से संशोधित किया गया है।3956fig1large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
टीपीएस विधि प्रत्येक नमूने की तापीय गुणों को मापने के लिए इस्तेमाल किया गया था। विधि सिद्धांतों संदर्भ में 10 में वर्णित हैं। इस विधि में, समय पर निर्भर तापमान में वृद्धि, ΔT एवेन्यू, है
कहा पे
1 समीकरण में, डब्ल्यू 0 सेंसर से बिजली उत्पादन है, आर सेंसर जांच की त्रिज्या, λ नमूने की तापीय चालकता, α थर्मल diffusivity है है, और टी बिजली की आपूर्ति के लिए शुरू से ही समय है सेंसर जांच। डी (τ) के लिए एक आयामरहित समय निर्भर समारोह। τ है </उन्हें> द्वारा (αt / आर) 1/2 दिया जाता है। 2 समीकरण में, एम टी पी एस जांच का गाढ़ा छल्ले की संख्या है और मैं 0 एक संशोधित Bessel कार्य है। थर्मल चालकता, थर्मल diffusivity, और नमूने के विशिष्ट गर्मी के साथ-साथ तापमान में वृद्धि के रूप में शक्ति सेंसर जांच करने के लिए आपूर्ति की है करने के लिए लागू उलटा विश्लेषण द्वारा निर्धारित कर रहे हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
माप पर महाराष्ट्र के गठन गर्मी का असर अनुमान लगाया गया था। महाराष्ट्र के गठन गर्मी एस घंटा की दर परिवर्तन के उत्पादों से अनुमान लगाया गया था के रूप में चित्रा 3 बी और गठन एच = 52.9 जूल…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अध्ययन में आर्थिक रूप से जापान में मीथेन हाइड्रेट संसाधन के लिए MH21 रिसर्च कंसोर्टियम और अर्थव्यवस्था, व्यापार, और उद्योग मंत्रालय द्वारा राष्ट्रीय मीथेन हाइड्रेट शोषण कार्यक्रम के द्वारा समर्थित किया गया। लेखकों प्रयोगों के साथ उनकी सहायता के लिए टी Maekawa और एस गोटो को धन्यवाद देना चाहूंगा।
। (Muraoka, एम, Susuki, एन, यामागुची, एच, Tsuji, टी, यामामोटो, वाई, ऊर्जा ईंधन, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI से अनुमति के साथ पुनर्प्रकाशित आंकड़े: 10.1021 / ef502350n)। कॉपीराइट (2015) अमेरिकन केमिकल सोसायटी।
Materials
| 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 6N, Volume 47L, Charging pressure 14.7MPa |
| 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 71wt% |
| 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 2000 Nml/M, maximum design pressure 19.6 MPa |
Riferimenti
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