雾流强化CO_2水合物形成特性实验研究

基于雾流强化技术,在喷雾反应器中进行了CO_2水合物生成特性的实验研究,探讨了反应釜内温度、压力和夹套内冷却液温度以及缓冲气罐的使用等对CO_2水合物生成特性的影响。研究发现,与在静态条件下生成CO_2水合物相比,雾流强化过程中的压降幅度更大,CO_2水合物生成速率更快。喷雾法将水以喷雾的形式送入气体,使水颗粒与气体的接触程度明显提高。实验结果表明,在相同工况下,增置缓冲气罐时,CO_2水合物生成结束时间是20 min左右,而未使用缓冲气罐的是40 min左右。缓冲气罐的稳流稳压作用使CO_2气体均匀、稳定地进入雾化系统,增强雾化效果,使水合物生成速率提高一倍。研究结果为CO_2水合物的生成特性分析和工程应用提供了重要参考依据。     

新型蓄冷工质——异丁烷水合物生成特性的实验研究

为探讨新型蓄冷工质--异丁烷水合物快速牛成的影响因素,利用自行设计的小型搅拌式水合物制备系统,在定容法实验条件下,比较不同水量、搅拌速率、初始冷媒温度、水样条件下水合物的生成特性.实验结果表明:水量为200mL时,有着较大的气液空间比,利于水合物的生成;适当的搅拌速率增加扰动,有效改善气一水体系传质力,利于水合物生成,但搅拌速率过大易使水合物分解;初始冷媒温度越低,过冷度越大,水合物生成量越多;历史水具有"记忆效应",诱导时间最短;相对于历史水和蒸馏水,水合物在自来水中总生成量不多.     

铜网促进四氢呋喃水合物生成实验

为解决静态系统中水合物诱导时间长、生长速度慢的问题,利用铜网较高的表面能以及适宜的网状结构,从减小成核壁垒和强化传热方面研究了常压下四氢呋喃+水体系中添加金属铜网对水合物生成的影响。实验结果表明,铜网的存在能减小晶核形成所需克服的表面能,诱导THF水合物成核,减少水合物生成的诱导时间。在实验条件下,40目铜网较80目铜网对THF水合物生成的促进效果好,水合物形成的诱导时间短。随着铜网层数的增加,水合物形成的诱导时间缩短。温度升高,THF水合物成核随机性增大。与圆柱形铜网相比,W形铜网作用下THF水合物形成诱导时间变化区间小。温度越低,水合物形成的诱导时间越短,水合物生长速度越快,生成的水合物也越密实。     

天然气水合物合成实验

为提高天然气水合物的生产效率及储气密度,在专门设计的水合物合成实验装置上,进行了纯甲烷水合物的合成实验。实验结果表明:对于纯净甲烷水合物,压力越高,合成速率越大;但当压力大于5 MPa时,压力的提高对生成速率的影响不大。水合物合成前抽真空时间越长,生成的水合物吸收的气体量越大,表明抽真空可以排出水中溶解的气体,提高水合物的储气密度。     

水冷压缩式CO2水合物蓄冷系统的蓄冷特性实验研究

本文实验研究了初始充注压力为3.5~4.0 MPa时水冷压缩式CO2水合物蓄冷系统的蓄冷特性,通过实验数据计算蓄冷量和蓄冷速率。结果表明：高充注压力具有更好的蓄冷特性,原因在于充注压力越高,反应釜入口干度越小,单位质量CO2携带的冷量越大。在初始充注压力为4.0 MPa时,蓄冷特性最好：蓄冷时间最短（11.33 min）,平均蓄冷速率最高（5.19 kW）,水合物生成质量最多（3.96 kg）,水合物蓄冷量占总蓄冷量比例最高（57%）;在初始充注压力为3.5 MPa时,蓄冷特性最差：蓄冷时间最长（37.50 min）,平均蓄冷速率最低（1.07kW）,水合物生成质量最少（1.58 kg）,水合物蓄冷量占总蓄冷量比例最低（34%）。与风冷压缩式蓄冷系统相比,水冷压缩式蓄冷系统水合物生成质量增长率最高为38.6%,总蓄冷量增长率最高为13.24%。     

静态条件下氨基酸对HCFC-141b水合物生成的促进

为了促进水合物在静态条件下快速生成,选择含有疏水脂肪异丁基侧链的L-亮氨酸来研究其对HCFC-141b水合物生成的促进效果。研究结果表明添加适量的L-亮氨酸可大幅度缩短HCFC-141b水合物形成诱导时间,提高水合物生成的稳定性。添加质量浓度1.5wt%的L-亮氨酸促进效果最好,水合物生成平均诱导时间为70 min,诱导时间标准方差最小,生成的水合物十分密实。实验同时表明水合物生成具有随机性,L-亮氨酸的添加可改善水合物生成的随机性。实验温度越低,水合物生成诱导时间缩短,生长速度快,水合物生成的随机性也越小。亮氨酸的疏水基团是促进HCFC-141b水合物生成的关键因素,含氨基酸的HCFC-141b小液滴分散在水中,促进了水合物的形成。同时,生成的HCFC-141b水合物多孔性的毛细作用也有利于水合物的生成。     

天然气水合物生成历程研究和抑制剂效果考察

利用RC1e量热反应仪,采用在线分析技术,对四氢呋喃水合物形成的历程行为进行了研究。结果显示：四氢呋喃同水构成的二组分体系形成历经成核诱导、成核和生长过程,过程中温度和热量的变化,可以确定成核点。利用自行设计制造的天然气水合物模拟生成装置考察了添加抑制剂对水合物形成过程的影响。通过对比添加热力学抑制剂和动力学抑制剂条件下水合物的生成情况,得出普遍情况下热力学抑制剂可以将水合物的生成时间延缓3～5 h,而动力学抑制剂则在降低80%用量的情况下将水合物的生成时间延缓10 h以上。最后结合实验结果,对两种抑制剂的抑制机理进行了分析和预测。     

多孔介质中二氧化碳水合物生成的实验研究

以多孔介质为载体,将CO2以水合物的形式固定于海底,可以减缓温室效应。CO2水合物在多孔介质中与在纯水溶液中的生成条件有很大的不同,研究了在小型CO2气体水合物实验系统中,多孔介质中CO2水合物的生成特性,探讨了温度和压力对多孔介质中CO2水合物生成特性的影响。     

纳米流体中CO_2水合物生成特性实验研究

在自行设计的小型气体水合物反应装置上进行了纳米流体中CO2水合物生成特性的实验研究,探讨了纳米粒子的种类、粒径和质量分数对CO2水合物生成特性的影响。研究发现,与纯水相比,纳米粒子Cu O和Si O2增加了CO2耗气量,但延长了气体水合物生成的诱导时间。金属纳米粒子Cu和金属氧化物纳米粒子Al2O3对CO2水合物生成的诱导时间和耗气量有明显改善。对不同粒径的Al2O3纳米粒子对气体水合物生成特性的研究发现,30 nm的Al2O3纳米流体对水合物生成特性影响最大。与纯水相比,0.1%-30 nm-Al2O3纳米流体中水合物生成的诱导时间缩短了76.9%,耗气量增加了23.2%。CO2水合物耗气量随着Cu粒子质量分数的增加先增加后减少。最后进行了纳米粒子对CO2水合物生成特性的影响的理论分析。     

海洋环境二氧化碳水合物生成的实验研究

温室气体CO2的海洋封存是CO2处理的重要设想,对减缓全球气候变化有着深远的意义。CO2水合物在海洋环境中与在纯水溶液中的生成条件有很大的不同。为了研究海洋环境中CO2水合物的生成特性,设计了一套CO2气体水合物实验装置和一套实验流程,利用这套实验装置模拟海洋深度500 m处海水环境,在海水—CO2体系中合成CO2水合物,探讨了温度、压力和盐度等对海洋环境中CO2水合物生成特性的影响。     

水冷套管式CO_2气冷器的设计及实验研究

本文设计了一台CO_2套管式气冷器并对其进行了换热特性的实验研究。该气冷器采用逆流三重套管,CO_2在内管流动,冷却水在内外管间流动。实验研究了不同CO_2质量流量、入口压力和冷却水温度对传热系数、换热量和换热器效能系数的影响。实验结果表明,随着CO_2质量流量的增加,传热系数和换热量均呈先增后减的趋势,换热器效能系数逐渐减小;CO_2质量流量不变时,传热系数、换热量和换热器效能系数均随气冷器CO_2入口压力的升高而逐渐增大;随着冷却水温度的升高,传热系数、换热量和换热器效能系数均逐渐减小。     

The clathrate hydrate process for post and pre-combustion capture of carbon dioxide

One of the new approaches for capturing carbon dioxide from treated flue gases (post-combustion capture) is based on gas hydrate crystallization. The basis for the separation or capture of the CO(2) is the fact that the carbon dioxide content of gas hydrate crystals is different than that of the flue gas. When a gas mixture of CO(2) and H(2) forms gas hydrates the CO(2) prefers to partition in the hydrate phase. This provides the basis for the separation of CO(2) (pre-combustion capture) from a fuel gas (CO(2)/H(2)) mixture. The present study illustrates the concept and provides basic thermodynamic and kinetic data for conceptual process design. In addition, hybrid conceptual processes for pre and post-combustion capture based on hydrate formation coupled with membrane separation are presented.     

气体水合物蓄冷主要影响因素实验研究

在一台可视化蓄冷槽容积达0.16m3的蓄冷实验系统上进行了HCFC-141b水合物蓄冷实验研究.结果表明:促晶扰动在水合物生成中至关重要,即使在较高温度,只要连续促晶水合物也能生成;冷媒流量越大,冷媒温度越低,水合物越容易生成,蓄冷量也越大;喷淋作用和反应历史的作用对水合物结晶温度和蓄冷量影响不大.     

Thermodynamics and kinetics of methane hydrate formation and dissociation in presence of calcium carbonate

Huge amount of gas hydrate deposits are identified in deep marine sediments, which may be considered as a future source of energy. Since carbonate is one of the major components of marine sediments, in the present study attention has been given to characterize methane hydrate formation and dissociation in presence of calcium carbonate. Experiments were performed with 0%, 2%, 4%, 6% and 10% by weight of calcium carbonate in distilled water. Extensive investigations have been done on pressure-temperature equilibrium behavior of hydrate formation and dissociation at varying concentrations of calcium carbonate. Hydrate formation rate was found to vary with concentration of calcium carbonate as the solubility of calcium carbonate in water is controlled by the presence of simultaneous chemical equilibria involving a high number of species like Ca²⁺, CO₃^2?, HCO₃^?, CO₂, etc. Induction time for hydrate formation has also been measured at different concentrations of carbonate. Nucleation point for the hydrate formation was observed to be slightly higher at higher concentration of calcium carbonate due to increased heat absorption. Dissociation enthalpy of hydrates was calculated by using Clausius-Clapeyron at different measured conditions. Moles consumption of methane gas during hydrate formation at different concentrations of carbonate was measured using real gas equation and found to be minimum at 10?wt%.     

富气相和富液相中制备天然气水合物的方法

天然气水合物的制备是天然气水合物储运最主要的环节。由于天然气水合物的形成要经过气体溶解、晶核生成和晶体生长等阶段,而天然气组分气体在水中的溶解度很小,水合物只能在气、液界面形成,水合物的自然生成速度十分缓慢,远远不能满足工业应用的需要。因此该技术成功应用的关键在于如何强化天然气水合物快速生成。介绍了几种国内外在富气相和富液相环境下强化制备天然气水合物的方法,分析了各自的优缺点,并对天然气水合物强化制备技术进行了总结与展望。     

含气率对AP1000核主泵影响的非定常分析

为研究含气率对核主泵内部各点压力影响规律及不同泵进口含气率时气体在核主泵内的分布情况,在对核主泵进行水力设计与三维建模基础上,采用CFD技术对核主泵失水事故气液两相流工况进行瞬态数值模拟。通过模拟不同泵进口含气率时核主泵内部流动的瞬态特性,研究泵进口含气率对泵内各点压力的影响规律及气体分布。结果表明,泵进口含气率增大泵内各点压力随之降低;含气率小于0.1时其对监测点压力脉动主频振幅影响不大,且泵内气体聚集现象不明显;含气率大于0.2后监测点压力脉动主频振幅稍有下降,且泵内开始出现明显的气体聚集现象。     

基于压缩式循环的CO2水合物蓄冷系统SDS强化实验研究

本文基于压缩式循环原理,采用水冷式直接接触式蓄冷系统,研究了不同充注压力(3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0 MPa)和不同质量浓度(0.3、0.5、0.7、0.9 g/L)的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中,CO2水合物的生成特性和蓄冷特性。根据实验数据对蓄冷量、蓄冷速率和CO2水合物生成质量进行计算,结果表明:与未添加SDS的溶液相比,含有不同质量浓度的SDS溶液中,系统的预冷时间和蓄冷时间均缩短,水合物生成质量、总蓄冷量及平均蓄冷速率均有所提升,且随着充注压力的不断提高,系统的蓄冷性能也不断加强。当充注压力为4.0 MPa,SDS溶液质量浓度为0.5 g/L时,预冷时间(5.58 min)和蓄冷时间(10.92 min)达到最短。此时,系统的总蓄冷量(4021.2 kJ)、潜热蓄冷量(2476.8 kJ)、CO2水合物生成质量(4.95 kg)及平均蓄冷速率(6.14 kW)均达到最大值,即系统蓄冷能力达到最强,说明SDS对于本系统的CO2水合物蓄冷性能具有明显的强化效果。     

Investigation on the pressure drop characteristics of cryocooler regenerators under oscillating flow and pulsating pressure conditions

This paper proposes a new oscillating flow model of the pressure drop in oscillating flow through regenerator under pulsating pressure. In this oscillating flow model, pressure drop is represented by the amplitude and the phase angle with respect to the inlet mass flow rate. In order to generalize the oscillating flow model, some non-dimensional parameters, which consist of Reynolds number, Valensi number, gas domain length ratio, oscillating flow friction factor and phase angle of pressure drop, are derived from a capillary tube model of the regenerator. Two correlations in the model are obtained from the experiments for the twill square screen regenerators under various operating frequencies and inlet mass flow rates. It is found that the oscillating flow friction factor is a function of Reynolds number while the phase angle of pressure drop is a function of Valensi number and the gas domain length ratio. Experiment also shows the effect of the mesh weave style on the oscillating flow friction factor and the phase angle. Proposed oscillating flow model can accurately describe the amplitude and the phase angle of the pressure drop through the regenerator.