水合物合成動力學(xué)實驗及力學(xué)-化學(xué)耦合分析模型研究.pdf

1、近200年的水合物研究歷史，其核心一直離不開對水合物形成和抑制機(jī)制的研究及應(yīng)用，而其直接目的便是探尋更加經(jīng)濟(jì)和合理的形成與抑制方式。在對抑制劑的研究取得突破性進(jìn)展之后，對其形成條件的優(yōu)化便提到了首要位置。而研究水合物合成的宏觀動力學(xué)條件對其生長的具體影響，探尋水合物生長過程中力學(xué)-化學(xué)耦合作用的微觀機(jī)理，進(jìn)一步優(yōu)化其形成的外部條件也必然成為水合物技術(shù)應(yīng)用研究的重中之重。 本文在廣泛研究晶體成核理論和水合物生長經(jīng)典動力學(xué)模型的基礎(chǔ)

2、上，應(yīng)用新型的噴射實驗平臺對水合物制備過程中的宏觀動力學(xué)條件，包括溫度、壓力、活性劑和氣-水混合方式等對水合物成核、生成過程中的具體影響進(jìn)行了對比試驗，并針對實驗現(xiàn)象，結(jié)合SLOAN的氣-水簇成核理論，就水合物生長過程的微觀機(jī)理進(jìn)行了初步分析。研究表明，壓力是控制水合物生長的關(guān)鍵因素，過冷、過壓明顯加快水合物成核過程，活性劑、噴射霧化方式能有效提高水合物生長速度，降低能耗。實驗證明：基于噴射的水合物制備平臺，相對常規(guī)攪拌方式而言，無論是

3、生長速度還是最終含氣量，都有了顯著提高。 結(jié)合晶體生長理論和相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，本文建立了噴射霧化條件下水合物生長的力學(xué)-化學(xué)耦合計算模型。通過深入分析低溫高壓條件下氣液間相互作用的力學(xué)機(jī)制與水合物生長的化學(xué)反應(yīng)過程之間的耦合機(jī)理，綜合考慮霧化方式、過飽和度、傳質(zhì)條件以及不同成核方式等對水合物生長過程的微觀影響，建立起能夠準(zhǔn)確表達(dá)半間歇式霧化反應(yīng)體系中水合物晶體生長與氣水消耗的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)式，為霧化條件下水合物生長的微觀機(jī)理研究提供理論支