天然气水合物一维模拟实验装置的研究

摘要

天然气水合物是近年来引起世界各国广泛关注的一种新型能源。由于天然气水合物资源在全球分布极广，数量巨大，已被公认为是21世纪最理想的最具开发前景的新能源，因此，研制一种新型的天然气水合物模拟实验装置对于天然气水合物资源的开发和利用有着深远的意义。 本文首先详细介绍了天然气水合物的基本性质、基本结构、研究历史以及国内外天然气水合物模拟实验方法的研究现状，并阐述了课题主要内容、技术路线及论文组织结构。然后详细介绍了所设计的拥有自主知识产权、使用方便、测试数据准确可靠的“一维天然气水合物模拟实验装置”的研制内容。包括天然气水合物模拟实验装置低温恒温控制方法的设计、天然气水合物模拟实验装置硬件设计及软件设计、编程与调试。在该装置低温恒温控制方法的设计中，首先对低温恒温控制的设计指标进行分析并根据天然气水合物模拟实验装置的特点，选择适宜于该装置的模糊控制算法，在介绍模糊控制理论的基础上，主要研究一维天然气水合物模拟实验装置模糊控制器的设计过程；在实验装置硬件设计中，主要介绍了“一维天然气水合物模拟实验装置”的模拟实验原理及其数据采集原理，然后给出了装置总体设计方案及关键的技术，详细介绍了本方案所选用的数据采集模块的特性，重点介绍了数据采集单元，分析了系统工作流程，最后给出了它的硬件电路设计；软件设计中详细介绍了“一维天然气水合物模拟实验装置”的软件结构，模块设计和包括采集程序、天平通信程序在内的主要功能模块的介绍。最后，通过天然气水合物的生成和分解实验对该实验装置进行了测试，实验结果证明所设计的一维天然气水合物模拟实验装置的稳定性和实用性完全达到设计要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的意义

1.2国内外研究现状及趋势

1.3主要研究内容

1.4本文的组织

第2章天然气水合物概况

2.1天然气水合物概念

2.2天然气水合物研究历史

2.3天然气水合物的基本性质

2.4天然气水合物的基本结构

第3章一维天然气水合物模拟实验装置硬件设计

3.1天然气水合物模拟原理

3.1.1相似理论基础

3.1.2物理模拟和数学模拟区别

3.1.3水合物生成一维物理模型

3.2设计方案

3.2.1设计目标

3.2.2技术指标

3.2.3系统流程

3.3实验装置构成单元

3.3.1工作液供给单元

3.3.2天然气供给单元

3.3.3天然气水合物生成/分解单元

3.3.4出口计量单元

3.4低温恒温室温度控制

3.4.1控制目标

3.4.2低温恒温室的控制原理

3.4.3控制方法的选择

3.4.4模糊控制概述

3.4.5模糊控制低温恒温室的设计

3.5数据采集单元

第4章一维天然气水合物模拟实验装置软件设计

4.1编程语言

4.2软件需求分析

4.3软件总体设计

4.4关键程序编程思想

4.4.1采集程序设计

4.4.2电子天平通信程序

4.4.3数据库创建与访问

4.5软件功能测试

4.5.1主要模块测试

4.5.2测试结论

第5章 实验测试与数据分析

5.1实验目的

5.2实验准备

5.3实验步骤

5.3.1水合物生成实验

5.3.2天然气水合物降压开采模拟实验

5.4实验结论

第6章结论与展望

6.1论文完成内容

6.2创新点

6.3不足与展望

参考文献

攻读工程硕士学位期间取得的学术成果

致 谢