用分子动力学模拟甲烷水合物热激法结合化学试剂法分解

用分子动力学模拟方法研究甲烷水合物的热激法，化学试剂法，以及热激法结合化学试剂法分解，系统研究温度为277K和340K时添加液态水(WTR)和30wt％乙二醇(EG)溶液对水合物分解的影响.模拟显示WTR与水合物表面水分子形成氢键，破坏水合物原有的氢键平衡，造成笼状结构坍塌，水合物分解.EG分子中的羟基与水合物表面水分子形成氢键，从而破坏原有的稳定结构，造成水合物笼状结构被破坏，达到促进水合物分解，释放甲烷气体的效果.比较温度为277K和340K时添加WTR和30wt％EG溶液对水合物分解效果得出EG(340K)> WTR(340K)>EG(277K)>WTR(277K)，热激法结合化学试剂法能更好促进水合物分解.     

CH4-TBAB二元水合物的分解热测定

利用可视化高压流体测试系统研究了甲烷-四丁基溴化氨(TBAB)水合物的分解条件,并根据物相平衡数据应用Clausius-Clapeyron方程计算了该水合物的分解热.结果显示: CH4-TBAB共生水合物的相平衡压力的对数与温度的倒数为线性关系,其相平衡压力远低于甲烷水合物的相平衡压力,甲烷的存在提高了TBAB水合物的生成温度.CH4-TBAB共生水合物的分解热远大于纯TBAB水合物的分解热,而且分解热的数值与TBAB的浓度有关.     

碳化铝与水反应合成甲烷水合物的实验研究

 利用自行设计的高压气水合物实验装置,通过碳化铝与水反应成功合成了甲烷水合物。实验结果表明,碳化铝与水反应合成甲烷水合物的方法有效地解决了传统甲烷水合物模拟实验中甲烷气体引入问题;同时,碳化铝与水反应产生的甲烷及沉淀物能较好地模拟海洋环境中水合物形成的自然条件,为实验模拟甲烷水合物研究提供了一种新方法。利用此方法,对甲烷水合物合成与分解温度、压力条件及动力学过程进行了初步研究。     

四丁基溴化铵水合物浆在蓄冷空调中的应用前景

TBAB水合物浆作为适用于空调工况的新型两相潜热输送载冷剂,可以大幅度降低冷量输送的功耗。通过添加成核剂的方法来降低所需的过冷度,制备方法简单节能,而且蓄冷特性出色,相变蓄冷温度与溶液的浓度密切相关,可通过调节溶液的浓度,获得与空调冷冻水一致的相变温度。根据非牛顿流体的特点,综述了国内外关于TBAB水合物浆流变方程的选择,列出了表观粘度及传热系数的计算方法,并指出TBAB水合物浆应用于蓄冷空调中的优点。     

激光拉曼光谱在气体水合物研究中的应用

天然气水合物是一种重要的潜在能源。用激光拉曼光谱法表征气体水合物能够为研究水合物形成机理和开采方法提供重要信息。系统介绍了激光拉曼光谱法的基本原理,综述了激光拉曼光谱仪在气体水合物微观表征上的各种实际应用。通过激光拉曼测试可分析水合物气体组成、推测结构类型,再利用经验公式或者相对定量法可计算出其大/小笼的气体占有率和水合数;利用原位拉曼技术可以观测水合物形成和分解的微观过程,解析气体分子进入和离开笼子的进程、进行水合物形成和分解过程中气体浓度变化及水合物形成过程中气体溶解度的测定,辨识水合物系统中的相变过程,进而研究水合物形成和分解动力学;激光拉曼光谱法还可用于研究超高压条件下气体水合物的结构及其变化过程。原位拉曼光谱能够对深海天然气水合物及其环境在原位进行表征;利用拉曼成像技术可以对水合物晶体表面进行系统测定,探求气体组分在晶体表面的分布。随着激光拉曼技术的发展及与其他设备联用水平的提高,激光拉曼光谱仪向便携,高灵敏度发展,能够更广泛深入地进行气体水合物微观研究。     

CH4水合物在SDS和CTAB溶液中的生成特性研究

为探究不同促进剂在甲烷水合物生成过程的微观作用机理,选取动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)和热力学促进剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为添加剂,采用分子动力学方法研究其对甲烷水合物生成速率的影响.通过分析势能变化、均方位移、径向分布函数、分子簇生长速率,发现质量分数为0.9%SDS、1.2%SDS、1.2%CTAB、1.6%CTAB的溶液均可促进水合物生成.质量分数为1.2%的SDS溶液水合物生长速率最快,且SDS促进效果优于CTAB.通过分析甲烷分子密度分布云图,发现呈阴性的SDS分子头部基团吸附了大量甲烷分子,水分子受挤压向中间聚集;CTAB含氮的头部基团朝向均相溶液,包含在不稳定的水合物笼中,形成半笼型水合物.相比之下,CTAB溶液中水合物含气率更高.     

含乙二醇水合物形成条件理论与实验研究

利用可视化高压流体测试装置在0.78～5.17 MPa压力范围内测定了乙二醇水溶液中合成天然气（甲烷、乙烷和丙烷的混合物）水合物的形成条件。根据vanderWaals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论和Moshfeghian-Maddocd的数学模型,给出了含抑制剂体系气体水合物相平衡计算数学模型。计算结果表明该模型可较好地预测含抑制剂（乙二醇）体系的水合物形成条件。     

用激光散斑法测盐水溶液浓度的改进

在利用激光散斑法测盐水溶液浓度时,光束透过溶液时会产生不同的纵向位移,但散斑计量对纵向位移不敏感.因此重新设计光路将纵向位移转化为横向位移,实现了溶液浓度的精确测量.     

四丁基溴化铵水合物浆体导热系数测量研究

四丁基溴化铵(TBAB)水合物浆体在常压下的相变温度介于0-12℃之间,作为蓄冷材料使用时由于相变过程的存在使得其蓄冷能力较高,而且在管道中具有良好的流动特性,因而是一种理想的蓄冷和冷量输送材料。对比分析了传统导热系数计算公式和基于一维非稳态导热模型导出的导热系数计算公式的区别。利用热线装置分别测量了TBAB溶液和水合物浆体的导热系数。实验得出5-30 wt%TBAB溶液的导热系数在0.4-0.6 W.m-1.K-1之间,并随浓度的增加而减小;10-40vol%的水合物浆体的导热系数在0.5-0.6 W.m-1.K-1之间,并随体积分数的增加而增大;相同体积浓度时A型水合物浆体的导热系数大于B型水合物浆体的导热系数。     

非线性中子输运问题的蒙特卡罗模拟

针对考虑中子之间相互碰撞的非线性中子输运方程,提出一种线性化近似处理方法,导出相应的积分输运方程,利用蒙特卡罗方法求解此方程,数值实验表明算法的有效性,为研究超高能中子产生与输运问题提供了必要的模拟工具.