天然气水合物热分解Stefan相变数学模拟研究

天然气水合物热分解过程是一个移动边界的Stefan相变问题。在单相连续水合物控制体的守恒积分热传导模型基础上,建立了考虑尖锐移动边界的天然气水合物热分解控制体的界面耦合Stefan能量守恒条件。利用Boltzmann相似变量求得了一半无限大天然气水合物热分解Stefan相变模型的Neumann解,对超越方程进行了单调性证明,确定了Stefan模型解的唯一性。通过实例分析验证了超越方程的单调性和Stefan模型解的唯一性,MATLAB编程实现了水合物体热分解相变过程温度、分解前缘规律性,参数敏感性拟合研究表明,随着温度的升高,λ（超越方程的解）和x_f（界面位置）逐渐增大,x_d（穿越深度）和t_d（穿透时间）逐渐减小。     

四氢呋喃水合物浆流动特性

利用实验环道进行了水合物颗粒体积分数为0～65.2%的四氢呋喃(THF)水合物浆的流动实验。管道生成四氢呋喃水合物后,水合物浆的压降梯度随着流速的增加而增加;随水合物体积分数的变化存在一个临界体积分数,当管道中的水合物体积分数小于临界值时,压降随体积分数的增加而出现很小的增加,管道中水合物呈稀浆状,浆体为牛顿流体;当管道中体积分数大于临界值时,压降梯度随体积分数的增加急剧增加,管道中水合物呈泥状,浆体为Bingham流体。临界体积分数随着浆体流速的增加而增大,在0.5～3.5m/s的范围内,临界体积分数为39.4%～50.4%,文中回归了泥状水合物的屈服应力及表观黏度。并根据水合物浆的流动特性分段回归了水合物浆在管道中流动的压降计算公式,实验验证表明回归的计算公式可以比较准确地计算管道中水合物浆流动的压降,可以为THF水合物的流动及其它水合物浆的流动提供指导。     

高压管网天然气压力能回收利用技术

天然气高压管网蕴含了大量的能量,25℃的天然气由4.0MPa降为0.4MPa时,可回收压力能约为322kJ/kg,而实际过程却很少回收利用。文中阐述了目前高压管网天然气压力能用于发电和制冷的两种主要回收利用方式。在发电方面,结合发电厂的余热回收、燃气轮机进气冷却技术,主要有3种发电方式;在制冷方面,主要是膨胀制冷并用于燃气调峰、冷库、冷水空调、橡胶深冷粉碎以及轻烃回收等。针对目前所存在的问题,为了提高天然气压力能利用效率,扩展该系统操作弹性,文中提出了一种新型工艺,即在高压天然气膨胀制冷的同时,将膨胀机输出功用于压缩冷媒制冷系统,大幅提高制冷效果。     

环戊烷/水乳化液水合法捕获烟道气中CO_2(英文)

Capture of CO2 by hydrate is one of the attractive technologies for reducing greenhouse effect.The primary challenges are the large energy consumption,low hydrate formation rate and separation efficiency.This work presents a new method for capture of CO2 from simulated flue gasCO2(16.60%,by mole) /N2 binary mixture by formation of cyclopentane(CP) hydrates at initial temperature of 8.1°C with the feed pressures from 2.49 to 3.95 MPa.The effect of cyclopentane and cyclopentane/water emulsion on the hydrate formation rate and CO2 separation efficiency was studied in a 1000 ml stirred reactor.The results showed the hydrate formation rate could be increased remarkably with cyclopentane/water emulsion.CO2 could be enriched to 43.97%(by mole) and 35.29%(by mole) from simulated flue gas with cyclopentane and cyclopentane/water(O/W) emulsion,respectively,by one stage hydrate separation under low feed pressure.CO2 separation factor with cyclopentane was 6.18,higher than that with cyclopentane/water emulsion(4.01) ,in the range of the feed pressure.The results demonstrated that cyclopentane/water emulsion is a good additive for efficient hydrate capture of CO2.     

四丁基溴化铵包络化合物浆在铜管内的对流传热特性

四丁基溴化铵（TBAB）包络化合物浆是在常压下由TBAB水溶液被冷却到0～12℃时生成的，是一种理想的冷量输送和蓄冷媒体，以固液两相悬浊液的形式存在。作为冷量传输媒体，由于存在相变过程，其冷量传输密度远高于相同温差下的冷水。另一方面，TBAB包络化合物浆具有良好的流动性，可以像液态水一样方便地通过泵和管道系统输送。因此，在中央空调及区域集中供冷系统中具有很好的节能应用前景。本文研究了TBAB包络化合物浆在水平铜管内的传热特性。在定热流边界条件及不同Reynolds数下测量并分析了对流换热系数。实验中发现固相粒子的扰动和表观黏性的下降都能破坏或拉薄包络化合物浆流动的动量边界层，结果导致了传热系数的提高。在不同的Reynolds数下固相含量（Φ）对Nusselt数的影响很微弱。通过与文献的比较发现，本文所测取的包络化合物浆Nusselt数均高于冰浆甚至单相水。最后获得了Nu与Re之间的实验关联式。     

天然气水合物开发利用面临的问题及应对策略

为了使天然气水合物成为我国的后续替代能源,提出了需要认真对待和考虑解决的四个问题:充分认识天然气水合物的本质;科学评价我国天然气水合物资源量;积极开发自主知识产权的开采技术;兼顾天然气水合物相关技术的开发。同时还阐述了解决这些问题的策略。     

利用管网压力能制备天然气水合物的调峰新技术

高压天然气管网节流调压过程中会产生大量的压力能,绝大部分压力能不仅被浪费了,而且还会对下游管道设备造成一定的冷破坏。为此,开发了一种利用管网压力能制备天然气水合物调峰新技术,充分利用天然气膨胀产生的冷量制备天然气水合物,以供城市燃气储气调峰。计算结果表明,管网天然气流量为1000kg/h,进口温度为25℃,进口压力为8.0MPa,出口温度为-112℃,出口压力为0.4MPa时,最高制冷量可达71kW,有效利用冷量达60kW,生成的天然气水合物可储存100m3天然气。该工艺既有效回收了管网压力能,又实现了天然气的安全储存和调峰,具有广阔的发展前景。     

气体水合物超声结晶实验

实验中将15kHz超声波引入R141b和水体系,反应过程在恒温水浴中进行,对超声探头处于不同位置、不同过冷度情况下分别研究.结果表明在超声启动后5秒内就出现大量水合物浆,成核对过冷度的依赖程度降低,但结晶完成时间随过冷度的增加而减少.在同样条件下,探头位于两相界面处,消耗的能量较低.分析结果认为这可能与超声空化产生的一系列效应有关.     

气体水合物储运天然气技术与发展

气体水合物是一类笼形结构的冰状晶体,在标准状况下1m^3的气体水合物可储存150－200m^3的天然气,本文介绍了利用水合物储运天然气的可行性以及国外相关技术的发展趋势。