Modeling of hydrate growth at the interface between gas and aqueous phases is critical for evaluating the growth rate of hydrate film and initial thickness in the oil and natural gas industries. However, most existing heat transfer models in presumption and hypothesis possess logical or physical deficiencies, which may lead to wide deviations when predicting results. In this work, a new model of hydrate film lateral growth along a planar gas–liquid boundary is developed, which considers natural convection heat transfer. This model not only correlates subcooling, which is generally regarded as the main controlling factor in the process of hydrate growth, but also describes a quantitative relation with experimental temperature that has never been embodied in previous models. In combination with the experimental data in this paper and the previous literature, a comparison of the simulation between the proposed model and typical heat transfer models is provided. The simulated results show that this model agrees well with the measured data for both the bubble surface and planar gas–liquid interface. Furthermore, estimations of methane hydrate film thickness at a subcooling range of 0.3–3 K are performed using the new model and analyzed in contrast with data available in the literature. This work simultaneously yields a subtle observation and investigation into hydrate film propagation at the diverse position of gas–liquid interface and provides new insights into qualitatively characterizing heat transfer efficiency of hydrate film frontier by introducing a dimensionless number β.

中文翻译：

---

考虑自然对流传热的水合物膜沿气液界面横向生长的新模型和新见解

在气相和水相之间的界面水合物生长的模型对于评估石油和天然气工业中水合物膜的生长速率和初始厚度至关重要。但是，在假设和假设中，大多数现有的传热模型都具有逻辑或物理缺陷，在预测结果时可能会导致较大的偏差。在这项工作中，开发了一种新的水合物膜沿平面气液边界横向生长的新模型，该模型考虑了自然对流传热。该模型不仅与过冷有关，后者通常被认为是水合物生长过程中的主要控制因素，而且还描​​述了与实验温度之间的定量关系，这在以前的模型中从未实现。结合本文和以前的文献中的实验数据，对所提出的模型和典型的传热模型之间的仿真进行了比较。仿真结果表明，该模型与气泡表面和平面气液界面的测量数据吻合良好。此外，使用新模型对过冷范围为0.3–3 K的甲烷水合物膜厚度进行了估算，并与文献中的数据进行了对比分析。这项工作同时对水合物膜在气液界面不同位置处的传播进行了细微的观察和研究，并通过引入无因次数β为定性表征水合物膜边界的传热效率提供了新的见解。比较了所提出的模型和典型的传热模型的仿真结果。仿真结果表明，该模型与气泡表面和平面气液界面的实测数据吻合良好。此外，使用新模型对过冷范围为0.3–3 K的甲烷水合物膜厚度进行了估算，并与文献中的数据进行了对比分析。这项工作同时对水合物膜在气液界面不同位置处的传播进行了细微的观察和研究，并通过引入无因次数β为定性表征水合物膜边界的传热效率提供了新的见解。比较了所提出的模型和典型的传热模型的仿真结果。仿真结果表明，该模型与气泡表面和平面气液界面的测量数据吻合良好。此外，使用新模型对过冷范围为0.3–3 K的甲烷水合物膜厚度进行了估算，并与文献中的数据进行了对比分析。这项工作同时对水合物膜在气液界面不同位置处的传播进行了细微的观察和研究，并通过引入无因次数β为定性表征水合物膜边界的传热效率提供了新的见解。仿真结果表明，该模型与气泡表面和平面气液界面的测量数据吻合良好。此外，使用新模型对过冷范围为0.3–3 K的甲烷水合物膜厚度进行了估算，并与文献中的数据进行了对比分析。这项工作同时对水合物膜在气液界面不同位置处的传播进行了细微的观察和研究，并通过引入无因次数β为定性表征水合物膜边界的传热效率提供了新的见解。仿真结果表明，该模型与气泡表面和平面气液界面的测量数据吻合良好。此外，使用新模型对过冷范围为0.3–3 K的甲烷水合物膜厚度进行了估算，并与文献中的数据进行了对比分析。这项工作同时对水合物膜在气液界面不同位置处的传播进行了细微的观察和研究，并通过引入无因次数β为定性表征水合物膜边界的传热效率提供了新的见解。使用新模型执行3–3 K，并与文献中的数据进行对比分析。这项工作同时对水合物膜在气液界面不同位置处的传播进行了细微的观察和研究，并通过引入无因次数β为定性表征水合物膜边界的传热效率提供了新的见解。使用新模型执行3–3 K，并与文献中的数据进行对比分析。这项工作同时对水合物膜在气液界面不同位置处的传播进行了细微的观察和研究，并通过引入无因次数β为定性表征水合物膜边界的传热效率提供了新的见解。