A mathematical model of the initial stage of the hydrate layer formation at the interface between water and a hydrate forming gas
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2026-1-60-68Abstract
This paper proposes a concept and a corresponding theoretical framework describing the initial stage of the formation of a hydrate layer at the interface between water and a gas hydrate former. According to the presented model, this stage (the induction period) involves the dissolution of gas in water as well as the formation and growth of a hydrate in the bulk zone on impurity particles near the contact boundary. We have obtained an analytical solution for the characteristic time (induction time) during which the volume fraction of the hydrate phase at the contact boundary reaches unity, and thus nuclei are formed in the form of a film preceding the appearance of a hydrate layer at the gas-water interface. According to the derived formula, the induction period is inversely proportional to the static pressure and depends on the number of impurity particles per unit volume of water according to a power law with an exponent of –2/3. The study has found that the growth rate of the methane hydrate layer at the water-gas contact boundary is less than that of carbon dioxide hydrate and hydrogen sulfide.Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Bulletin of Perm University. Physics

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.