瓦斯水合分离过程传热与反应耦合特征研究

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1、硕士学位论文瓦斯水合分离过程传热与反应耦合特征研究STUDYOFHEATTRANSFERANDREACTIONCOUPLINGCHARACTERISTICSOFGASHYDRATE作者：岳彦兵导师：吴强教授黑龙江科技大学二O—五年六月/学位论文使用授权声明本人完全了解黑龙江科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理：作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在学校拥有学位论文的部分使用权，即：①学校档案室和图书馆有权保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；②为教学和科研目的，学校档案室和图

2、书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案室、图书馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。另外，根据有关法规，同意中国国家图书馆保存研究生学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，论文的公布（包括刊登）授权黑龙江科技大学研究生大学办理。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）。作者签名：导师签名：2015年6月22日年月日中图分类号：TD315学校代码：10219UDC：622密级：公开黑龙江科技大学硕士学位论文瓦斯水合分离过程传热与反应耦合特征研究STUDYOFHEATTRANSFERANDREACTIONCOUPLINGCHARACTERISTICSOFGASHYDRATE作者岳彦兵

3、导师吴强申请学位工学硕士培养单位安全工程学院学科专业安全科学与工程研究方向矿井瓦斯防治与利用答辩委员会主席孙登林评阅人张保勇二〇一五年六月II论文审阅认定书研究生岳彦兵在规定的修业年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程和其他培养环节的学习，成绩合格；在我的指导下独立完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签名：年月日致谢本论文是在导师吴强教授的悉心指导下完成的。在论文的选题、文献调研、实验方案的设计、论文的整体结构等方面，吴老师都倾注了大量的精力和心血。在读硕的三年间，无论是科研还

4、是生活上，都得到了吴老师无微不至的关怀。吴老师务实和勇于开拓的科学态度、严谨的治学和育人风范都给作者留下了深刻的印象，使我受益匪浅，对我以后的工作和学习都会起到指导和鞭策作用，在此，谨向吴老师表示最诚挚的谢意！感谢三年来张保勇老师、高霞老师、张强师兄、潘长虹师兄、吴琼师姐、刘传海师兄、朱福良师兄和赵美蓉师姐在科研和生活方面所给予的指导和帮助。在学习上，老师、师兄和师姐教会了我许多科研方法以及论文写作技巧；在生活上，教会了我许多为人处事的方法。硕士期间，我得到了安全工程学院领导、老师和同学们的无私帮助，特别感谢张国华、秦宪礼、魏春荣、张迎新、徐锋、李智峰、沈斌、康宇、刘佳佳、陈文胜、王丹等老师对

5、我的关怀、鼓励和指导；感谢周竹青、于跃、周泓吉、孙德亮在学习上、生活上的热心帮助，一起奋斗的日子令人难忘。同时感谢王世海、张赛、高橙、刘文新、刘金华和赵子琪等诸位师弟师妹在实验和生活上给我的帮助。最后特别感谢父母这么多年来对我的鼓励和支持，是他们无私的付出使我能够克服学习和生活上的各种困难，不断进取，保持积极的心态安心完成学业。IV摘要瓦斯水合反应过程传热与反应是控制反应速率、提高水合物产量的技术关键。因此，本文在国内外诸多学者研究的基础上，通过不同促进剂浓度水合反应实验体系，揭示了瓦斯水合过程温度场分布与促进剂配比、水合反应速率、体系产热等影响因素相互关系，建立瓦斯水合反应过程传热与反应两者

6、耦合关系的数学模型。本文研究成果对后续相关研究具有重要科学意义和应用价值。利用配备阵列式温度传感器的水合反应装置，在气相初始压力5MPa、溶液及环境初始温度1℃条件下进行3种体系(①含THF与空白体系；②THF/SDS复配中优选SDS浓度体系；③THF/SDS复配中优选THF浓度体系)瓦斯水合反应实验。研究表明：(1)促进剂(SDS、THF)浓度对瓦斯水合反应体系各层面温度场温度分布及水合反应热具有一定影响。(2)相同反应体系瓦斯水合反应过程中上层温度场温度上升速率最快，下层温度场速率上升最慢。(3)不同促进剂复配溶液中，通过SDS优选体系研究发现，在其浓度为0.5mol/L时，体系产热速率最

7、高，平均温度值最大，瓦斯水合反应量较其他体系多，作用效果最好；通过THF优选体系研究发现，在其浓度为1mol/L时，体系产热速率最高，平均温度值最大，瓦斯水合反应量较其他体系多，作用效果最好。(4)THF/SDS复配溶液改善了瓦斯水合分离过程热力学条件，提高了气-水转化率，影响了不同水合体系温度场分布。(5)基于实验研究，建立了不同SDS浓度促进剂作用下瓦斯水合反应传热与反应耦合模型，为后续水合物