Microwave Heating of Water and Cyclohexane: A Molecular Dynamics Study
Notice bibliographique
Résumé
The oil sands of Western Canada are among the most abundant and economically important unconventional petroleum resources. Hydrocarbon extraction from oil sands is conducted using warm water or in situ technologies that face considerable environmental challenges. Oil sands can also be valorized using the alternative method of non-aqueous extraction (NAE). However, NAE faces the challenge of solvent removal from post-extraction gangue. Microwave heating (MWH) has been explored as an energy-efficient approach for recovering the residual solvent from the gangue. In this work, the MWH of solvent-water systems present in the pores of NAE gangue was studied using molecular dynamics simulations. In particular, the temperatures changes of water and the NAE solvent cyclohexane were investigated under an external electric field, representative of MWH. The two liquids were simulated in monophasic and biphasic unit cells, applying an electric field with strengths of 0.01 V/nm and 3 V/nm and frequencies of 915 MHz, 2.45 GHz, and 100 GHz under constant pressure or constant volume condition. It was found that the applied electric field heated up the water molecules, due to their high dipole moment, but did not heat the nonpolar cyclohexane molecules that were transparent to the electric field. The simulations of biphasic systems showed that the temperatures of both water and cyclohexane increased, indicating that water was heated by the electric field and its thermal energy was transferred to the cyclohexane. Among the electric field strengths and frequencies tested, only the strength of 3 V/nm provided sufficient heating for each frequency applied, while the strength of 0.01 V/nm was too weak and the frequency of 100 GHz caused rapid heating. The heating mechanism was further explored using the rotational autocorrelation function and diffusion coefficient. It was found that the MWH increased both rotational motion and diffusion. The temperature increase and molecular motion were correlated to explain the microwave heating and thermal transfer. The study provides a possible explanation of the solvent recovery from the gangue generated from NAE using MWH.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».