天然氣水合物在自然界中儲量巨大,是未來一種重要的能源。與水合物的開采技術(shù)一樣,水合物的成核和生長也吸引了廣泛的研究。科學(xué)家在研究水合物時發(fā)現(xiàn)1m³的天然氣水合物（可燃冰）可以儲存150¹70m³（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）的天然氣,且能在較低壓力和較高溫度的亞穩(wěn)態(tài)條件下儲存,不存在爆炸等危險,因此水合物有望成為一種新型的天然氣儲運(yùn)方式。本課題利用分子動力學(xué)（MD）模擬了兩種類型水合物（SI型和SII型）的生長過程,應(yīng)用平衡態(tài)分子動力學(xué)計(jì)算了水合物的熱導(dǎo)率。探究了影響水合物生長、水合物熱導(dǎo)率的因素和機(jī)理,為水合物的工業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸提供一定的溫度、壓力指導(dǎo)。本文首先采用甲烷SI型水合物-甲烷水溶液-甲烷氣體三相系統(tǒng)模擬了SI型水合物的生長過程。在溫度為270K、壓力分別為30、50、70、90MPa的模擬條件下,水合物的生長速率隨壓力升高而增加。編程計(jì)算水合物生長過程中水溶液中甲烷濃度隨時間的變化,發(fā)現(xiàn)壓力越高,甲烷分子在水溶液中的擴(kuò)散速率越快、平均濃度越高,導(dǎo)致水合物的生長速率越快。而在壓力為50MPa,溫度分別為240、250、260、... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

天然氣水合物俗稱“可燃冰”我國在2007年、2009年分別在南海北部、青藏高原凍土區(qū)獲得天然氣水

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文水合物的單晶胞由 46 個水分子和 8 個甲烷分子組成62大水籠子和 2 個 512小水籠子。SII 型水合物單晶胞51264大水籠子和 16 個 512小水籠子組成，共有 136 分子占據(jù)一個籠子的情況下）客體分子。SH 型水合子、2 個 435663中水籠子和 1 個 51268大水籠子組成的分子 34 個、客體分子 6 個。SI、SII、SH 型三種不示。

圖 1-2 天然氣水合物的三種不同的結(jié)構(gòu)[11]晶體類似，水合物晶體中的水分子也滿足 Bernal-Fowler 規(guī)則[12,13]（）：晶體中的水分子除了部分的形變以外與氣體水分子沒有很大的差別晶體中每一個水分子的氫原子朝向鄰近的水分子，并與之形成氫鍵晶體中每兩個氧原子之間只能存在一個氫原子。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]含抑制劑體系甲烷水合物形成動力學(xué)的拉曼光譜研究[D]. 吳祥恩.中國地質(zhì)大學(xué) 2018
[2]天然氣開采利用中若干熱物理基礎(chǔ)問題的分子動力學(xué)研究[D]. 李期斌.重慶大學(xué) 2014

碩士論文
[1]常剪應(yīng)力路徑下含氣砂土的三軸試驗(yàn)研究[D]. 劉文卓.青島理工大學(xué) 2018
[2]基于分子動力學(xué)模擬的天然氣水合物分解和置換過程機(jī)理研究[D]. 劉一楠.天津大學(xué) 2017
[3]氨基酸促進(jìn)甲烷水合物形成的機(jī)理研究[D]. 陳玉龍.華南理工大學(xué) 2016
[4]天然氣水合物抑制劑協(xié)同作用的分子動力學(xué)模擬[D]. 胡美娟.吉林大學(xué) 2015
[5]甲烷水合物的形成機(jī)制及水在石墨烯表面潤濕性的分子動力學(xué)模擬[D]. 張柯.湘潭大學(xué) 2015
[6]抑制劑作用下水合物分解機(jī)理的分子模擬[D]. 孫澤寧.中國石油大學(xué)(華東) 2015
[7]客體分子對天然氣水合物穩(wěn)定性作用研究[D]. 張慶東.中國石油大學(xué)(華東) 2015
[8]籠型水合物的晶格動力學(xué)模擬[D]. 景茂鋒.中國海洋大學(xué) 2004



本文編號：3223040