منابع تحقیق درباره منابع محدود

3-2-3- خط سير چند مرحله اي 50
3-2-4- انتگرالگيري ترموديناميکي 53
3-3- کاربرد روشهاي محاسبه ي اختلاف انرژي آزاد 53
3-3-1- چرخههاي ترموديناميکي 53
3-3-2- محاسبهي انرژي آزاد مطلق 55
فصل چهارم:محاسبات انرژي آزاد گيبس براي تعويض مهمان در هيدرات گازي sI با استفاده از شبيهسازي ديناميک مولکولي
4-1- روش انتگرالگيري ترموديناميکي 58
4-2- سابقه تحقيق 59
4-3- مشخصات مولکول هيدروژن سولفيد 67
4-4- نرم افزارشبيه سازي و فايلهاي ورودي در اين تحقيق 68
4-4-1- فايلهاي ورودي نرمافزار 68
4-4-1-1- فايل ساختار اوليه ذرات (CONFIG) 69
4-4-1-2- فايل تعيين پارامترهاي کنترل شبيهسازي (CONTROL) 71
4-4-1-3- تهيهي فايل ورودي (FIELD) 72
4-4-2- فايلهاي خروجي نرم افزار 73
4-4-2-1- فايل ساختار نهايي ذرات (REVCON) 74
4-4-2-2- فايل خروجي اصلي شبيهسازي (OUTPUT) 74
4-4-2-3- فايل اطلاعات روند شبيهسازي به زبان ماشين (REVIVE) 74
4-5- محاسبه ي انرژي آزاد جانشيني هاي مختلف هيدروژن سولفيد به جاي متان در هيدراتهاي گازي sI 75
4-6- محاسبهي خواص ساختاري و ترموديناميکي 83
4-6-1- تابع توزيع شعاعي 84
4-6-2- بررسي وابستگي حجم سلول واحد به دما 92
4-6-3- بررسي ضريب انبساط گرمايي خطي 97
4-6-4- بررسي ضريب تراکمپذيري هم دما 105
مراجع 109

فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل (1- 1) رشد مقاله‌هاي مربوط به هيدرات‌هاي گازي در قرن بيستم. 4
شکل (1- 2) انواع قفس‌هاي موجود در ساختار‌هاي هيدرات گازي: (الف) دوازده وجهي پنج ضلعي (512)؛ (ب) چهارده وجهي (51262)، (ج) شانزده وجهي (51264)، و (د) بيست وجهي (51268) 4
شکل (1- 3) سلول واحد (الف) ساختار sI ، (ب) ساختار sII، و (ج) ساختار sH 5
شکل (1- 4) شکل حفره ها در ساختار sI 6
شکل (1- 5) شکل حفره ها در ساختار sII 6
شکل (1- 6) شکل حفره ها درساختار sH 7
شکل (1- 7) توزيع کربن آلي در منابع زمين ) بجز در صخره ها( برحسب گيگا تن 10
شکل (1- 8) منابع پيش بيني شده و کشف شده ي هيدراتهاي گازي در کره ي زمين 10
شکل 2- 1- شرايط مرزي دورهاي 24
شکل 3- 1 – فرمول ساختاري هشت ليگاندي که در محاسبات مورد استفاده قرار گرفت 48
شکل 3- 2- چرخه ترموديناميکي براي اتصال ليگاندهاي L1و L2 به گيرنده R. 54
شکل 3- 3- يک چرخهي ترموديناميکي براي اجتماع L و R و تشکيل يک کمپلکس LR در دو فاز گازي و محلول 55
شکل (4- 1) نسبت براي مقدارهاي مختلف ? براي جانشيني در هيدارت گازي 60
شکل (4- 2)وابستگي برحسب ? و ? (a) ? ثابت در ? 5/5 62
شکل (4- 3) وابستگي بر حسب ? و ? (b) ? ثابت در kJ/mol 930/2 63
شکل (4- 4) وابستگي و بر حسب ? 63
شکل (4- 5) مدل سه جايگاهي SPC/E (سمت راست) و چهار جايگاهي TIP4P (سمت چپ) مولکول آب 69
شکل (4- 6) پيدا کردن موقعيت سه جايگاه مدلTIP4P از مختصات اوليه اتم هاي مدل SPC/E 70
شکل (4- 7) قسمتي از فايل CONFIG هيدرات گازي sIمدل TIP4P آب 71
شکل (4- 8) فايل CONTROL هيدرات گازي sI در دماي K100 72
شکل (4- 9) نمودار Gبرحسب ? واکنش جانشيني يک مولکول مهمان هيدروژن سولفيد به جاي يک مولکول متان در قفس بزرگ هيدرات گازي sI در دماي 50 کلوين 77
شکل (4- 10) نمودار Gبرحسب ? در واکنش جانشيني دو مولکول مهمان هيدروژن سولفيد به جاي دو مولکول متان در قفس بزرگ هيدرات گازي sI در دماي 50 کلوين 78
شکل 4- 11- نمودار Gبرحسب ? در واکنش جانشيني سه مولکول مهمان هيدروژن سولفيد به جاي سه مولکول متان در قفس بزرگ هيدرات گازي sI در دماي 50 کلوين 79
شکل 4- 12- نمودار Gبرحسب ? در واکنش جانشيني پنج مولکول مهمان هيدروژن سولفيد به جاي پنج مولکول متان در قفس بزرگ هيدرات گازي sI در دماي 50 کلوين 80
شکل 4- 13- نمودار برحسب ? ،در واکنش جانشيني شش مولکول مهمان هيدروژن سولفيد به جاي شش مولکول متان در قفس بزرگ هيدرات گازي sI در دماي 50، 70 و 100 کلوين 81
شکل 4- 14- نمودار G برحسب ? در واکنش جانشيني يک مولکول مهمان هيدروژن سولفيد به جاي يک مولکول متان در قفس کوچک هيدرات گازي sI در دماي 50 کلوين 82
شکل 4- 15- نمودار G برحسب ? در واکنش جانشيني دو مولکول مهمان هيدروژن سولفيد به جاي دو مولکول متان در قفس کوچک هيدرات گازي sI در دماي 50 کلوين 83
شکل 4- 16- نمودار توزيع اتم ها در اطراف يک اتم 84
شکل 4- 17- نمودار RDF برحسب r براي يک مايع 84
شکل 4- 18- RDF براي اتم کربن متان در قفس بزرگ (Cl) و اتم کربن متان در قفس کوچک (Cs) با اتم اکسيژن آب (OW) در دماي K50 با مدل TIP4P 86
شکل 4- 19- RDF براي اتم کربن متان در قفس بزرگ (Cl) و اتم کربن متان در قفس کوچک (Cs) با اتم اکسيژن آب (OW) در دماي K275 با مدل TIP4P 86
شکل 4- 20- RDF براي اتم کربن متان در قفس بزرگ (Cl) و اتم کربن متان در قفس کوچک (Cs) با اتم اکسيژن آب (OW) با مدل SPC/E آب در دماي K50 با مدل SPC/E 87
شکل 4- 21- RDF براي اتم کربن متان در قفس بزرگ (Cl) و اتم کربن متان در قفس کوچک (Cs) با اتم اکسيژن آب (OW) با مدل SPC/E آب در دماي K275 با مدل SPC/E 87
شکل 4- 22- RDF براي اتم گوگرد هيدروژن سولفيد در قفس بزرگ (Sl) و اتم گوگرد هيدروژن سولفيد در قفس کوچک (Ss) با اتم اکسيژن آب (Ow) در دماي K 50 با مدل TIP4P 88
شکل 4- 23-RDF براي اتم گوگرد هيدروژن سولفيد در قفس بزرگ (Sl) و اتم گوگرد هيدروژن سولفيد در قفس کوچک (Ss) با اتم اکسيژن آب (Ow) در دماي K100 با مدل TIP4P 89
شکل 4- 24- RDFاتم گوگرد مولکول هيدروژن سولفيد در قفس بزرگ (Sl) هيدرات گازي sI و اتم کربن مولکول متان در قفس کوچک (Cs) با اتم اکسيژن آب (OW) در دماي 50 کلوين 90
شکل 4- 25- RDF اتم گوگرد مولکول هيدروژن سولفيد در قفس بزرگ (Sl) هيدرات گازي sI و اتم کربن مولکول متان در قفس کوچک (Cs) با اتم اکسيژن آب (OW) در دماي 100
کلوين 90
شکل 4- 26- RDF اتم گوگرد مولکول هيدروژن سولفيد در قفس کوچک (Ss) هيدرات گازي sI و اتم کربن مولکول متان در قفس بزرگ (Cl) با اتم اکسيژن آب (OW) در دماي 50 کلوين 91
شکل 4- 27- RDF اتم گوگرد مولکول هيدروژن سولفيد در قفس کوچک (Ss) هيدرات گازي sI و اتم کربن مولکول متان در قفس بزرگ (Cl) با اتم اکسيژن آب (OW) در دماي 125 کلوين 91
شکل 4- 28- نمودار حجم جعبه شبيه سازي بر حسب دما براي هيدرات گازي sI متان با مدل آب SPC/E 93
شکل 4- 29- نمودار حجم جعبه شبيه سازي بر حسب دما براي هيدرات گازي sI متان با مدل آب TIP4P 93
شکل 4- 30- نمودار حجم جعبه شبيه سازي برحسب دما براي سامانه هيدرات گازي sI هيدروژن سولفيد 94
شکل 4- 31- نمودار حجم جعبه شبيه سازي برحسب دما براي سامانه هيدرات [6L-CH4,2S-H2S] 94
شکل 4- 32- نمودار حجم جعبه شبيه سازي برحسب دما براي سامانه هيدرات [6L-H2S,2S-CH4] 95
شکل 4- 33- نمودار حجم جعبه شبيه سازي برحسب دما براي سامانه هيدرات [1L-H2S,5L-CH4,2S-H2S] 95
شکل 4- 34- نمودار حجم جعبه شبيه سازي برحسب دما براي سامانه هيدرات [2L-H2S,4L-CH4,2S-H2S] 96
شکل 4- 35- نمودار حجم جعبه شبيهسازي بر حسب دما براي سامانه هيدرات [3L-H2S,3L-CH4,2S-H2S] 96
شکل 4- 36- نمودار حجم جعبه شبيه سازي برحسب دما براي سامانه هيدرات [4L-H2S,2L-CH4,2S-H2S] 97
شکل 4- 37- محاسبه وابستگي دمايي بردار شبکه براي هيدرات گازي sI متان با مدل SPC/E آب در فشار 1 بار 98
شکل 4- 38- محاسبه وابستگي دمايي بردار شبکه براي هيدرات گازي sI ، متان با مدل TIP4P آب در فشار 1 بار 99
شکل 4- 39- محاسبه وابستگي دمايي بردار شبکه براي هيدرات گازي دوتايي sI که در هر قفس بزرگ يک مولکول هيدروژن سولفيد و در هر قفس کوچک مولکول متان وجود دارد با مدل آب TIP4P در فشار 1 بار 99
شکل 4- 40- محاسبه وابستگي دمايي بردار شبکه براي هيدرات گازي sI که در هر قفس کوچک هيدروژن سولفيد و در هر قفس بزرگ متان وجود دارد با مدل TIP4P آب در فشار 1 بار 100
شکل 4- 41- پارامتر شبکه براي دماهاي مختلف هيدرات گازي sI، که در هر قفس کوچک يک مولکول هيدروژن سولفيد و در هر قفس بزرگ مولکول متان وجود دارد براساس معادله (4-21) 101
شکل 4- 42- پارامتر شبکه براي دماهاي مختلف براي هيدرات گازي sI که دريکي از قفسهاي بزرگ يک مولکول هيدروژن سولفيد ودر هر قفس کوچک متان وجود دارد براساس معادله (4-20) 102
شکل 4- 43- پارامتر شبکه براي دماهاي مختلف براي هيدرات گازي sI متان با مدل SPC/Eآب 103
شکل 4- 44- پارامتر شبکه براي دماهاي مختلف براي هيدارت گازي sI متان با مدل TIP4Pآب 104
شکل 4- 45- نمودار فشاربرحسب حجم سلول واحد براي هيدرات گازي sI متان در دماي K 200 105
شکل 4- 46- نمودار فشار برحسب حجم سلول واحد براي هيدرات گازي sI هيدروژن سولفيد در دماي K 100 106

فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (3- 1) تفاوتهاي انرژي آزاد محاسبه شده 45
جدول (3- 2) نتايج محاسبات براي هشت ليگاند با مقادير تجربي و همچنين با نتايج محاسبات FEPMD گسترده توسط پاند 49
جدول (3- 3) انرژي آزاد اتصال براي کمپلکس هاي گالکتين-1/ديساکاريد مختلف 53
جدول (4- 1) انرژي آزاد گيبس جانشيني براي هر مهمان بر حسب kJ/mol در هيدارت گازي sI در دماي200 ، 273 کلوين 61
جدول(4- 2) مقدارهاي GTI ? بر حسب kJ/molبراي جانشيني همه مهمانها در همهي قفسهاي هيدرات گازي sI 61
جدول (4- 3) داده هاي انتگرال گيري ترموديناميکي براي مدل SPC/E آب در دمايK 270 و فشار MPa 5 65
جدول (4- 4) داده هاي انتگرال گيري ترموديناميکي براي مدل TIP5P آب در دماي K 270 و فشار MPa 5 66
جدول (4- 5)مشخصات و پارامترهاي مدلهايSPC/E و TIP4P 69
جدول (4- 6) پارامترهاي لناردجونز و بارهاي اتمي جزئي براي مولکول سولفيدهيدروژن 73
جدول (4- 7)پارامترهاي لناردجونز و بارهاي اتمي جزئي براي مولکول متان 73
جدول (4- 8)انرژي آزاد گيبس بر حسب در جانشيني با در شش قفس بزرگ هيدرات گازي sI در دماي 50،70 و 100 کلوين. 81
جدول (4- 9) ضريب معادله (4-19) براي هيدرات گازي دوتايي sI.(CH4+H2S) 102
جدول (4- 10) ضريب انبساط گرمايي خطي براي هيدرات گازي sI که در هر قفس کوچک يک مولکول هيدروژن سولفيد و در هر قفس بزرگ مولکول متان وجود دارد با مدل TIP4P آب 102
جدول (4- 11) ضريب انبساط گرمايي خطي براي هيدرات گازي sIکه در هر قفس بزرگ يک مولکول هيدروژن سولفيد و در هرقفس کوچک مولکول متان وجود دارد با مدلTIP4P آب 102
جدول (4- 12) ضرايب معادله (4-19) براي هيدرات گازي sI متان با مولکول آبTIP4P, SPC/E 104
جدول (4- 13) ضريب انبساط گرمايي خطي (K-1) -براي هيدرات گازي sI متان با مولکول آب TIP4P, SPC/E 104
جدول (4- 14) ضرايب معادله (4-19) براي هيدرات هاي مختلف sI با مدل TIP4P آب 107
جدول (4- 15) ضرايب تراکم پذيري هم دما () براي هيدرات sI متان با مدل TIP4P آب در دماي K200 107
جدول (4- 16) ضرايب تراکم پذيري هم دما () براي هيدرات sI هيدروژن سولفيد با مولکول آب TIP4Pدر دماي K100 107

فصل اول
هيدرات گازي

1-1- هيدرات گازي
هيدرات گازي1، يک جامد بلوري است که در آن، مولکول‌هاي گاز توسط مولکول‌هاي آب احاطه شدهاند. گاز‌هاي زيادي هستند که ساختار مناسبي براي تشکيل هيدرات دارند که ميتوان به کربندياکسيد، هيدروژنسولفيد و هيدروکربنها با تعداد کم کربن اشاره نمود. بيش از 70 سال است که هيدراتهاي گازي بهعنوان يک مشکل در خطوط انتقال گاز مطرح گرديدهاند. لذا اکثر
تحقيقات اوليه در اين زمينه مربوط به شرايط عملياتي تشکيل هيدرات و تأثير استفاده از مواد بازدارنده در جلوگيري از تشکيل آن ميباشد. امروزه توجه به پديده هيدرات گازي و جنبههاي مفيد و کاربردي آن، لزوم انجام تحقيق بيشتر در اين زمينه را نشان ميدهد. از چند دهه پيش تاکنون وجود مقادير بسيار زيادي از گاز طبيعي ذخيره در هيدراتهاي گازي موجود در بستر اقيانوسها و مناطق قطبي به اثبات رسيده است. تخمين زده ميشود که هر متر مکعب هيدرات بيشتر از 170 متر مکعب گاز متان در شرايط استاندارد دارد[1].
باتوجه به منابع محدود سوختهاي فسيلي، اکتشاف منابع هيدرات گازي به منظور تأمين انرژي، ممکن است در آينده مورد توجه قرار بگيرد. قابليت زياد هيدرات گازي در ذخيرهسازي گاز طبيعي، باعث ايجاد جذابيت در خصوص استفاده از آن براي مقاصد ذخيرهسازي و حمل ونقل گاز طبيعي و ديگر گازها بهعنوان رقيبي براي روشهاي مايعسازي و متراکمکردن ميشود. از هيدراتهاي گازي در فرايندهاي جداسازي نيز ميتوان استفاده کرد. هيدراتهاي گازي فقط با تعداد محدودي از مواد قابل تشکيل هستند. اگر قصد داشته باشيم که يک ماده را از يک مخلوط جدا کنيم مي توان از قابليت تشکيل يا عدم تشکيل هيدرات آن و يا ساير مواد موجود در مخلوط نمک کمک گرفت. بهعنوان مثال، ميتوان به تهيهي آب آشاميدني و يا جداسازي جريانهاي گاز اشاره کرد. متأسفانه، در مورد ذخاير طبيعي هيدراتهاي گازي نگرانيهايي در خصوص پايداري آنها در هنگام تغيير شرايط فشار و دما وجود دارد. به عقيدهي برخي از محققين وقتي که در اثر پديده گلخانهاي دماي کرهي زمين افزايش مييابد، ممکن است که هيدرا تها ناپايدار و تجزيه شوند و در نتيجه مقادير زيادي گاز وارد اتمسفر شده و باعث تشديد اثر پديدهي گلخانهاي شود.
از شرايط لازم براي تشکيل هيدرات ميتوان به دماي مناسب، فشار، وجود مولکول‌هاي آب و وجود مولکول‌هاي گاز اشاره کرد.
در هيدرات‌هاي گازي، مولکول‌هاي آب بهعنوان ميزبان عمل کرده و مولکول‌هاي گاز را در داخل حفره‌ي خود جاي ميدهند. همه‌ي مولکول‌هاي گازي قادر به تشکيل هيدرات نيستند و تنها مولکول‌هايي قادر به ايجاد هيدرات هستند که غيرقطبي بوده يا قطبيت کمي داشته باشند و از نظر اندازه کوچک بوده و در اين حفرهها بتوانند قرار بگيرند.

1-2- هيدرات‌هاي گازي در گذر زمان
تاريخچه‌ي هيدرات گازي به سه دوره‌ي اصلي تقسيم ميشود:
دوره‌ي اول: اين

این نوشته در پایان نامه ها و مقالات ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *