SiO₂对甲烷水合物生成初期热导率的影响

摘要

针对目前多孔介质在甲烷水合物生成过程中微观导热机理研究的不足，基于SiO₂组成的多孔介质缝隙模型，提出采用分子动力学方法进行模拟研究。根据模拟体系的微观结构，采用平衡态分子动力学（equlibrium molecular dynamics, EMD）方法和非平衡态分子动力学（nonequilibrium molecular gynamics, NEMD）方法研究均相溶液在SiO₂缝隙内的热导率变化过程，分析SiO₂完整缝隙和缺陷缝隙分子构象图和密度分布云图，获得SiO₂对甲烷水合物生成初期热导率的影响规律，并进行微观机理分析。结果表明，采用EMD方法得到含SiO₂缝隙的均相溶液热导率均值为0.53 W/（m·K）,均相溶液的热导率为0.74 W/（m·K）;采用NEMD方法得到均相溶液、完整SiO₂缝隙、缺陷SiO₂缝隙的热导率分别为0.986、0.581和0.439 W/（m·K）。采用EMD方法和NEMD方法均验证了SiO₂缝隙的存在有利于甲烷水合物的生成和储存，热导率模拟值均接近实验测量值，含有缝隙的SiO₂可明显降低模拟体系的热导率，有利于甲烷水合物的生成和储存。

关键词

化学热力学 / 甲烷水合物 / 密度分布 / EMD / NEMD / SiO₂缝隙 / 热导率