甲烷水合物導熱機理的分子動力學模擬

【摘要】：甲烷水合物導熱系數(shù)是甲烷水合物勘探、開采、儲運以及其他應用過程中一個十分重要的物理參數(shù).我們采用平衡分子動力學(EMD)方法Green-Kubo理論計算溫度203.15～263.15K、壓力范圍3～100MPa、晶穴占有率為0～1的sI甲烷水合物的導熱系數(shù),采用的水分子模型包括TIP4P、TIP4P-Ew、TIP4P-FQ、TIP4P/2005、TIP4P/Ice.研究了主客體分子、外界溫壓條件等對甲烷水合物導熱性能的影響.研究結果顯示甲烷水合物的低導熱性能由主體分子構建的sI籠型結構決定,而客體分子進入籠型結構后,使得籠型結構導熱性能增強,同時進入籠型結構的客體分子越多,甲烷水合物導熱性能越強.研究結果還顯示在高溫區(qū)域(TTDebye/3)內(nèi)不同溫度作用下,所有sI水合物具有相似的導熱規(guī)律.壓力對導熱系數(shù)有一定影響,尤其是在較高壓力條件下,壓力越高,導熱系數(shù)越大.而在不同溫度和不同壓力作用過程中,密度的改變對導熱系數(shù)的增大或減小幾乎沒有影響. 【作者單位】： 中國科學院廣州能源研究所中國科學院可再生能源與天然氣水合物重點實驗室;
【關鍵詞】： 甲烷水合物 導熱系數(shù) 分子動力學模擬
【基金】：國家自然科學基金(51106163) 國家重點基礎研究發(fā)展項目(2009CB219504) 國家自然科學基金-廣東省聯(lián)合基金(U0933004)資助
【分類號】：O621.2
【正文快照】： 1引言甲烷水合物是由甲烷和水在一定溫度、壓力條件下生成的一種非化學計量型籠型晶體,天然氣組分如C2H6、C3H8、CO2、H2S,以及其他氣體如Ne、Ar、Kr、Xe、N2、O2等都可以形成水合物.甲烷水合物的導熱系數(shù)是甲烷水合物的基礎熱物性之一,是甲烷水合物勘探、開采、儲運以及其他

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