多孔介质中湿水蒸气传输的分子动力学模拟

湿水蒸气传输的研究与人类活动的多个领域相关，包括建筑材料的建造与生产、采矿、农业、工艺过程的环境安全以及科学研究。特别地，从地下深处开采高黏度沥青质石油的方法之一，是基于通过泵入冷却剂来稀释多孔介质中的内容物。最简单且环保的冷却剂是含有小水滴的湿蒸汽。此外，借助加热的水蒸气，可清洗收集器过滤元件上多孔介质壁面的固相沉积物（例如石蜡、天然气水合物和浮冰）。为了真实模拟湿蒸汽注入多孔介质过程中的过滤与传热传质过程，有必要研究饱和水蒸气与单个贯通型孔隙相互作用的特性。本文通过对水蒸气注入多孔介质时孔隙外压差引起的湿水蒸气扩散速率依赖关系进行数学建模开展了研究。还研究了扩散速率对孔隙横截面、孔隙壁面水蒸气吸附量以及水蒸气温度对所有这些过程影响的依赖关系。具有实际意义的是研究水蒸气冷却速率对扩散速率及孔隙壁面水蒸气吸附的影响。计算采用结合分子动力学与宏观扩散方法的混合类型模型来描述水蒸气与单个孔隙的相互作用。