天然气水合物钻探岩矿样冷冻装置的建立及其热传导数学模型的实验研究

【摘要】：随着能源形势的逐渐严峻,开发和利用新型能源成为人类要共同面对的问题,在这样的形势下天然气水合物的开发就越来越引起人们的注意。全球很多国家国都已经开展了这方面的研究,我国也加入到了天然气水合物开发研究的热潮中。本文设想用冷冻岩矿芯的方法来保持天然气水合物的相态。为了给设计取样器提供能量设计参数,本文就冷冻岩芯作了相应的实验和理论分析。根据冷冻试验装置的情况建立冷冻数学模型,对数学模型进行热传导的理论分析,得到理论分析数据,再在实验中测得实际数据,以实验数据验证理论,不断地修改数学模型,直至模型正确,再利用正确的数学模型算出冷冻一定岩样所需的能量,这个能量值就是我们设计取样器时要参考的数据。 【关键词】：天然气水和物 取样器 冷冻数学模型 冷冻能量
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 第一章 绪论7-17
• 1.1 研究意义7-10
• 1.1.1 天然气水合物的研究意义7-8
• 1.1.2 本文研究的目的和意义8-10
• 1.2 国内外现状10-14
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-17
• 1.3.1 本文研究的主要问题14-15
• 1.3.2 本文研究的过程15-17
• 第二章 天然气水合物特性分析17-35
• 2.1 天然气水合物简介17-19
• 2.2 天然气水合物的成矿特点及可能造成的灾害19-24
• 2.2.1 天然气水合物的成矿特点19-22
• 2.2.2 天然气水合物可能造成的灾害22-24
• 2.3 天然气水合物的物理化学性质24-35
• 2.3.1 天然气水合物的结构24-26
• 2.3.2 天然气水合物的组成26-29
• 2.3.3 天然气水合物组分的互溶性29-30
• 2.3.4 天然气水合物形成的条件30-35
• 第三章 岩矿样冷冻实验装置的建立35-55
• 3.1 冷冻实验装置的设计35-37
• 3.1.1 实验装置的冷冻原理35-36
• 3.1.2 冷冻实验装置参数的设计36-37
• 3.2 制冷系统的建立37-40
• 3.2.1 压缩机的选择37-38
• 3.2.2 冷凝器的选择38-39
• 3.2.3 蒸发器的制作39-40
• 3.3 保温系统的建立40-42
• 3.3.1 保温筒的设计与加工40-41
• 3.3.2 外部保温设备的设计与加工41-42
• 3.4 测试系统的建立42-48
• 3.4.1 传感器的选择43-44
• 3.4.2 显示表的选择44-45
• 3.4.3 转换器的选择45-46
• 3.4.4 隔水材料的选择与加工46
• 3.4.5 定位垫片的选择和加工46-48
• 3.5 测试实验48-55
• 3.5.1 实验过程48-49
• 3.5.2 实验数据49-53
• 3.5.3 数据分析结果53-55
• 第四章 热传递过程的数学分析55-87
• 4.1 数学分析的基础理论知识55-63
• 4.1.1 建立数学模型的一般步骤55-56
• 4.1.2 区域离散化和数值离散化方法56-60
• 4.1.3 调和平均法和全隐格式60-63
• 4.2 岩样传热的数学模型的建立和实验计算63-83
• 4.2.1 冷源向内部岩样传热的数学模型的建立63-71
• 4.2.2 数学模型的计算71-83
• 4.3 能量分析83-87
• 第五章 结论和展望87-89
• 5.1 结论87-88
• 5.2 展望88-89
• 参考文献:89-92
• 摘要92-94
• Abstract94-97
• 致谢97

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