论文题目: 天然气水合物相平衡及其表面张力影响研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 热能工程
作者: 高伟
导师: 顾璠
关键词: 天然气水合物,相平衡,表面张力,合成实验
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 天然气水合物物藏是巨大的有机碳库,它将在下个世纪后期会成为提供给人类最重要的能源,天然气水合物作为一种潜在能源具有广阔的前景和发展空间。作为工业应用的基础性研究,天然气水合物的相平衡问题是当今研究的热点。本文依据量子化学,从分子结构的角度改进了天然气水合物相平衡的模型。该模型不仅能较为准确的预测正常状态下天然气水合物的相平衡点,而且能够预测出在分子结构发生细微变化时,天然气水合物相平衡的变化趋势,为分子水平微观研究水合物的特性,提供了一种新的模型和方法。并在研究过程中,建立一个小型的水合物合成模拟试验装置,初步人工合成了天然气水合物。由于表面活性剂SDS会影响天然气水合物的生成速度,本文在100ppm、200ppm、300ppm下,对天然气水合物的生成速度进行了实验测定,并给出了理论分析。本文首先论述了课题研究的背景和意义,对当今天然气水合物的基本性质和研究发展动态进行综述。其次,本文分析当今存在的各种计算天然气水合物相平衡的模型,分析了各种模型存在的问题,给出了模型的改进方向。本文从量子化学的角度,分析了天然气水合物存在的可能性,并计算了不同结构下体系的总势能和零点能。在量子化学分析的基础上,本文依据零点能构造了天然气水合物的相平衡模型。最后,依据天然气水合物的基本性质,建立了一个小型的合成装置及观测生长装置,并在4MPa、5MPa下合成了天然气水合物。由实验得出了不同浓度的表面添加剂下天然气水合物的生成速度,并进行了理论分析。
论文目录:
摘要
Abstract
符号表
第一章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 天然气水合物的性质与资源分布
1.2.1 天然气水合物的基本性质
1.2.2 天然气水合物的定量评价方法
1.2.3 天然气水合物的资源分布
1.3 水合物的研究历史和现状
1.3.1 水合物的研究历史
1.3.2 水合物的研究现状
1.3.3 我国水合物的研究现状
1.3.4 当今天然气水合物的研究方向与研究重点
1.4 水合物技术的应用
1.4.1 天然气水合物的开采策略
1.4.2 天然气水合物技术在其他领域的应用
1.5 开发水合物可能带来的环境问题
1.6 本课题研究的主要内容
第二章 水合物生成条件的预测模型
2.1 气水体系天然气水合物生成
2.1.1 气水体系天然气水合物生成机理
2.1.2 影响水合物形成的条件
2.2 气水体系天然气水合物相平衡测定方法
2.3 水合物生成条件的各种预测模型简介
2.3.1 经验或半经验模型
2.3.2 热力学相态平衡理论模型
2.4 VDWP 预测模型
2.4.1 VDWP 相态平衡理论模型的前提条件
2.4.2 VDWP 相态平衡理论模型的计算公式
2.4.3 VDWP 理论模型的计算步骤与结果分析
第三章 应用量子化学分析天然气水合物的形成
3.1 量子化学简介
3.2 量子化学几何构型的优化
3.3 密度泛函理论（DFT）
3.3.1 密度泛函理论的基本原理
3.3.2 密度泛函理论的理论背景
3.3.3 Gaussian98 中包含的 DFT 方法
3.4 密度泛函理论对天然气水合物的分析
3.4.1 计算模型的简化
3.4.2 DFT 计算结果分析
第四章 基于量子化学改进天然气水合物相平衡模型
4.1 相平衡的热力学基础
4.2 天然气水合物相平衡改进模型
4.3 改进模型的计算步骤及结果分析
第五章 表面张力对天然气水合物生成影响实验
5.1 概述
5.2 实验内容介绍
5.3 天然气水合物的燃烧与分解
5.4 天然气水合物的含气实验
5.5 不同表面张力下天然气水合物生成实验分析
5.6 表面张力对天然气水合物生成的影响机理分析
5.7 结论
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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