sH型CO_2水合物的稳定性分析

基于密度泛函理论并利用ADF/ME软件,在GGA-PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)/TZP基组下对sH型水合物进行了第一性原理计算。在等温等容(NVT)系综下,利用分子动力学(MD)模拟方法得到了sH型水合物的初始结构。基于量子化学原理,对sH型水合物的大笼、中笼、小笼进行了几何结构优化,根据计算得到的单点能量得到了笼子的总能量。对比计算了包含不同客体分子的笼子的稳定能和范德华相互作用能,计算结果表明:在sH型水合物中,CO_2既不能置换大笼中的环庚烷,也不能置换小笼、中笼中的甲烷。但是,每个大笼可以通过包含2个CO_2分子的形式形成sH型水合物。     

基于反应分子动力学的石墨烯表面水分子结霜机理研究

本文采用了反应分子动力学研究石墨烯的疏水特性。比较了水分子在铜、铝和石墨烯表面上的分布形态,探究了温度对石墨烯疏水性的影响,对比研究了在温度为300 K时,空气中水分子在石墨烯表面和铜表面的分布情况。结论表明:随着温度的升高,石墨烯表面的疏水性变小,但接触角仍大于90°。在空气中,石墨烯表面呈弱亲水性,氮、氧分子使水分子在石墨烯表面的凝聚具有松散性。     

混合制冷工质R1234yf/R32 PVTx性质的实验研究

利用基于Burnett法搭建的PVTx性质测试系统测量了混合制冷工质R1234yf/R32在温度为253~313 K范围内、R1234yf的质量分数为20%时的气相PVTx性质.详细介绍了该测量系统基于Burnett法的测量原理和PVTx性质测试系统的实验步骤,并对各种测量误差及不确定度进行了分析.根据实验数据拟合出混合制冷工质的气态维里方程,并比较了第二、第三维里系数与温度的关系.结果表明:实验数据与拟合得到的方程具有较好的一致性,为基础热物性研究和进一步研究替代制冷剂提供了详实的数据.     

新型环保制冷剂R1234ze/R600a PVTx性质

在Burnett原理基础上搭建了高精度PVT实验台,对新型环保混合制冷剂R1234ze/R600a进行了热物性测试。在温度范围为280.15~330.15 K时,测量了质量分数为80%/20%和75%/25%的R1234ze/R600a混合制冷剂的PVT性质,同时拟合出了相应温度与压力下该混合工质的密度与气体维里方程,为进一步研究该混合制冷剂作为新型替代制冷剂的性能提供了热物性参数。     

季节性冰雪蓄冷空调系统的实验研究

根据在东北地区应用季节性冰雪蓄冷空调系统的构想,实验模拟了该系统运行情况。通过对冰雪蓄冷空调系统的实验研究,得到了实际空调系统运行数据。实验证明1000Kg冰可使面积为108.81m2,冷负荷为6700.3W的空调实验室在59小时内保持25.0℃～28.0℃。季节性冰雪蓄冷技术在环保、节能等方面比常规电制冷技术有很大优势,在我国东北地区有着广阔的发展与应用前景。     

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。     

二氧化碳置换甲烷水合物的实验研究

CO2置换CH4水合物是一种开发CH4的新方法,该方法既可以开发CH4,又可以永久储存CO2。通过自行优化设计的实验装置,研究了石英砂介质体系中温度和压力对置换效率的影响。实验结果表明,在置换压力为2.5MPa,温度为273.15K、274.15K、275.15K、276.15K、277.15K、278.15K时,置换率分别为1.75%、6.99%、13.43%、5.53%、22.64%、44.90%;在温度为275.15K,置换压力为2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa时,置换效率分别为37.11%、13.43%、3.44%、4.58%。可见,温度和压力都是推动CO2置换CH4水合物反应的影响因素。     

新型二元混合制冷剂(R1234ZE+R290,R290+R227ea)气液相平衡研究

基于量子化学理论,采用真实溶剂似导体模型(COSMO-RS)模拟了二元混合制冷剂R1234ZE+R290,R290+R227ea气液相平衡性质,该模型通过对单个分子的量子化学计算来预测多元体系的相平衡。将模拟的结果的饱和蒸汽压、气相组分的摩尔数及共沸点与文献提供的实验值比较,误差最大不超过4%,证明有很好的一致性。表明运用COSMO-RS模型预测混合制冷剂的气液相平衡是可行的。     

混合制冷剂(R600a+R152a+R134)的气液相平衡分析

制冷剂的选取不仅要考虑保护臭氧层,而且也要考虑降低温室效应,开发新型的制冷剂必须要研究制冷剂的热物性。文中基于真实溶剂似导体屏蔽(COSMO-RS)模型,即依据量子化学计算信息和统计热力学理论进行物质的热物性预测。采用COSMO-RS模型研究三元混合制冷剂(R600a+R152a+R134)的气液相平衡性质,并将模拟结果与实验数据进行对比分析,结果表明:三元混合制冷剂(R600a+R152a+R134)气液相平衡时压力的相对误差绝对值最大为7%,组分1(R600a)的气相摩尔相对误差绝对值能够控制在12%以内。组分2(R152a)气相摩尔相对误差绝对值最大为7%。所以模拟数据与实验数据有很好的一致性,同时证明了COSMO-RS模型可用于计算三元混合制冷剂的气液相平衡性质。     

四丁基氯化铵水合物的蓄冷特性

探讨了一种新型季铵盐——四丁基氯化铵的水合物作为蓄冷工质的可行性,对其蓄冷特性进行了实验研究:研究了溶液浓度、循环次数及添加成核剂硼砂对四丁基氯化铵水合物的生长特性的影响。实验结果表明:浓度为40%的TBAC溶液相变过程相对稳定,更适合空调蓄冷工况;添加成核剂硼砂使TBAC溶液的相变温度降低了2℃,结晶过冷度减小2℃;经过多次重复水合反应后,溶液在结晶过程中的过冷度减小了1.5℃,相变温度无变化。利用DSC测试得到四丁基氯化铵水合物相变温度为10.41℃,相变潜热为197.707J.g-1。