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科学网水蒸汽在Marcellus页岩上的吸附:试验,建模与热力学分析

2017-07-20 21:34栏目:通信
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摘要:为了进一步研究水分和页岩相互作用,本文通过水蒸汽吸附法研究水蒸汽在Marcellsu页岩上的吸附行为及热力学性质。本文采用TGA-SA的水蒸汽吸附仪测量水蒸汽在303.15K,313.15K和328.15K条件下的等温吸/脱附曲线。基于Dent模型,本文还给出了水蒸汽在页岩吸附产生的等量吸附热的精确解析解,且这种方法优于经典的Clausius–Clapeyron的方法。试验及计算结果表明,

       1)Dent的多层吸附模型可以很好的模拟水蒸汽在页岩上的吸附行为;

       2)吸/脱附滞后环随着温度的升高而减小;

       3)采用理想气体状态方程导致等量吸附热被高估;

       4)低压条件下,环境温度对等量吸附热也有影响: 环境温度越高,等量吸附热越小;

       5)随着吸附量的增加,甲烷在页岩上的等量吸附热(48-55 kJ/mol)迅速下降并逐渐趋于常量。


文章核心试验及计算结果:

科学网水蒸汽在Marcellus页岩上的吸附:试验,建模与热力学分析

图1 水蒸汽在页岩上吸附等温曲线:实心点表示实测数据,实线表示拟合结果

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图2 表示水蒸汽在页岩上吸脱附曲线:虚线为连接线,便于观测数据

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图3:吸脱附滞后环面积与温度的关系

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图4表示不同温度条件下,水蒸汽在页岩上吸附热的变化规律:实线采用真实气体状态方程,虚线采用理想气体状态方程


欢迎各位同行批评指正,拙作详见:

Tang,X. Ripepi, N., Valentine, K., Keles, G., Long, T. & Gonciaruk, A. (2017) Water vapor sorption on Marcellus shale: Measurement, modeling and thermodynamic analysis, Fuel,