Simulation of the Combustion Process of Methane Hydrate Taking into Account Incomplete Evaporation of Released Water during Its Dissociation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A mathematical model of the combustion process of methane hydrate in a closed volume is presented, taking into account the kinetics of its decomposition (nonequilibrium), as well as absorption of thermal radiation energy. Based on the numerical solution by the large particle method, the distributions of the main parameters of the system were constructed. The authors compare the specific features of hydrate combustion for cases corresponding to different values of the fraction of evaporated water released during hydrate dissociation. It is shown that partial evaporation of water formed during decomposition of the hydrate leads to an increase in the combustion temperature of the gas mixture and to more intense decomposition of the hydrate compared to the case of complete evaporation of all released water. The dependences of the flame temperature, the maximum pressure of the gas mixture, and the law of motion of the phase transition front on the degree of evaporation of the released water are constructed and analyzed.

About the authors

I. M. Bayanov

Kazan National Research Technical University

Email: iljas_g@mail.ru
Kazan, Russia

I. K. Gimaltdinov

Ufa State Petroleum Technological University

Email: iljas_g@mail.ru
Ufa, Russia

M. V. Stolpovsky

Ufa State Petroleum Technological University

Author for correspondence.
Email: iljas_g@mail.ru
Ufa, Russia

References

  1. Шагапов В.Ш., Мусакаев Н.Г. Динамика образования и разложения гидратов в системах добычи, транспортировки и хранения газа. М.: Наука, 2016. 237 с.
  2. Anshits A., Kirik N., Shibistov B. Possibilities of SO2 Storage in Geological Strata of Permafrost Terrain // Advances in the Geological Storage of Carbon Dioxide. 2006. V. 65. P. 93.
  3. Khasanov M.K., Stolpovsky M.V., Gimaltdinov I.K. Mathematical Modelofinjection of Liquid Carbon Dioxide in a Reservoir Saturated with Methane and Its Hydrate // Int. J. Heat Mass Transfer. 2019. V. 132. P. 529.
  4. Donskoy I.G., Misyura S.Ya. Non-isothermal Kinetic Model of the Methane Hydrate Dissociation Process at Temperatures Below Ice Melting Point // Energy Systems Res. 2020. V. 3(1). P. 27.
  5. Gaydukova O.S., Misyura S.Ya., Strizhak P.A. Investigating Regularities of Gas Hydrate Ignition on a Heated Surface: Experiments and Modelling // Combust. Flame. 2021. V. 228. P. 78.
  6. Misyura S.Y., Donskoy I.G. Dissociation and Combustion of a Layer of Methane Hydrate Powder: Ways to Increase the Efficiency of Combustion and Degassing // Energies. 2021. V. 14(16). P. 4855.
  7. Misyura S.Y. Non-stationary Combustion of Natural and Artificial Methane Hydrate at Heterogeneous Dissociation // Energy. 2019. V. 181. P. 589.
  8. Misyura S.Y., Manakov A.Y., Morozov V.S., Nyashina G.S., Gaidukova O.S., Skiba S.S., Volkov R.S., Voytkov I.S. The Influence of Key Parameters on Combustion of Double Gas Hydrate // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2020. V. 80. P. 103396.
  9. Донской И.Г., Мисюра С.Я. Экспериментальное и теоретическое исследование диффузионного горения метана над слоем газового гидрата при ламинарном течении воздуха // ФГВ. 2022. № 4. С. 52.
  10. Bar-Kohany T., Sirignano W.A. Transient Combustion of a Methane-hydrate Sphere // Combust. Flame. 2016. V. 163. P. 284.
  11. Cui G., Dong Z., Wang S., Xing X., Shan T., Li Z. Effect of the Water on the Flame Characteristics of Methane Hydrate Combustion // Appl. Energy. 2020. V. 259. P. 114205.
  12. Dagan Y., Bar-Kohany T. Flame Propagation Through Three-phase Methane-hydrate Particles // Combust. Flame. 2018. V. 193. P. 25.
  13. Misyura S.Y. Efficiency of Methane Hydrate Combustion for Different Types of Oxidizer Flow // Energy. 2016. V. 103. P. 430.
  14. Васильев А.А., Валишев А.И., Васильев В.А. Оценка параметров горения и детонации углеводородных газогидратов // ФГВ. 2000. Т. 36. № 6. С. 119.
  15. Гималтдинов И.К., Баянов И.М., Столповский М.В., Чиглинцева А.С. О горении гидрата в замкнутом объеме // ИФЖ. 2022. Т. 95. № 3. С. 605.
  16. Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. California: DCW Industries, Inc., 1998.
  17. Smirnov N.N., Nikitin V.F., Legros J.C. Ignition and Combustion of Turbulized Dust−Air Mixtures // Combust. Flame. 2000. V. 123(1–2). P. 46.
  18. Красс М.С., Мерзликин В.Г. Радиационная теплофизика снега и льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 262 с.
  19. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высшая школа, 1999. 527 с.
  20. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 464 с.
  21. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982. 392 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (294KB)
3.

Download (87KB)
4.

Download (75KB)
5.

Download (74KB)
6.

Download (89KB)
7.

Download (82KB)
8.

Download (79KB)

Copyright (c) 2023 И.М. Баянов, И.К. Гималтдинов, М.В. Столповский

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».