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%。     

复配表面活性剂SDS+SDBS强化CO2水合物蓄冷性能研究

本文采用压缩式制冷循环，研究了不同质量浓度(0.4、0.5、0.6 g/L)的表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)溶液、不同质量浓度(0.2、0.3、0.4 g/L)的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液及复配表面活性剂溶液(SDS+SDBS)中，CO₂水合物的蓄冷特性。结果表明：与纯水体系相比，SDS、SDBS及SDS+SDBS对CO₂水合物蓄冷性能均有强化作用，且3种表面活性剂的最佳质量浓度分别为0.5 g/L、0.3 g/L、0.5 g/L(SDS)+0.3 g/L(SDBS)。对比3种最佳质量浓度的表面活性剂发现，采用0.5 g/L(SDS)+0.3 g/L(SDBS)时蓄冷性能最优：预冷时间(21.51 min)和蓄冷时间(27.56 min)最短；潜热蓄冷量(1 308.27 kJ)、总蓄冷量(2 967.35 kJ)、平均蓄冷速率(1.79 kW)和水合物生成质量(2.55 kg)均最大。说明复配表面活性剂对于CO₂水合物蓄冷性能具有最显著的强化效果。     

CO_2水合物蓄冷系统的循环特性实验研究

本文采用直接接触式蓄冷实验台,研究了初始充注压力为3.5～4.0 MPa时CO_2水合物蓄冷系统的循环特性和蓄冷特性。通过实验数据绘制了不同初始充注压力下系统的循环p-h图和蓄冷速率图。分析发现:在初始充注压力为3.5、3.6 MPa时,系统循环在亚临界区;在初始充注压力为3.7、3.8、3.9、4.0 MPa时,系统循环进入跨临界区,在跨临界区的时间分别为8、10、9、8 min,系统循环在跨临界区的时间比例依次为38%、58%、60%、73%;初始充注压力越高,系统的蓄冷时间越短,系统蓄冷速率下降速度越快,蓄冷速率曲线越陡峭,蓄冷特性越好。     

蒸气压缩式CO2水合物直接接触蓄冷系统的仿真研究

本文建立了水冷压缩式CO₂水合物直接接触蓄冷系统的仿真模型,模拟研究了不同充注压力(3.5、3.6、3.7、3.8 MPa)下蓄冷系统的降温曲线和总蓄冷量。研究发现,降温曲线的模拟结果与实验结果的相对误差依次为4.02%、4.43%、3.38%、1.89%,总蓄冷量的模拟结果与实验结果的相对误差依次为0.82%、3.41%、1.45%、1.81%,所有相对误差均小于5%,说明模型具有较好的预测能力。为了提高实验系统蓄冷性能,采用模型进行系统优化,结果表明：冷却水流量由65 mL/s增至100 mL/s时,系统预冷时间由22.5 min减至20.8 min,系统COP先增加后减少。冷却水流量为95 mL/s时,系统COP最大;冷却水温度由22℃升至30℃时,系统预冷时间由16.1 min增至21.9 min,系统COP由1.77降至1.53;当充注压力由3.5 MPa升至5.0 MPa时,排气压力由5.4 MPa升至12.1 MPa。当充注压力为5.0 MPa时,排气压力为12.1 MPa,超过压缩机警戒压力,所以低于5.0 MPa的充注压力较为安全。     

分离式热管蓄冷空调系统充冷性能实验研究

文章阐述了分离式热管蓄冷空调系统工作原理,建立了分离式热管蓄冷空调系统实验装置,并对其充冷性能进行了实验研究.该系统的制冷量能够维持稳定,能效比稳定在2.6～3.8之间;系统的蓄冷率可达到55%,其蓄冷量随时间近似成线性增加;热管蓄冷器内介质压力能够稳定在0.4MPa至0.3MPa之间,热管蓄冷器能够稳定运行;热管介质的进口温度能够稳定在-10～-12℃范围,并随着蓄冷过程的进行,热管介质进出口温差越来越小.     

混合添加剂对水合物膜法捕集CO2的影响

温室效应是当今人类社会所面临的一个重大环境问题,而CO2对温室效应的贡献最大,因此发展节能环境友好地捕集CO2的新技术具有重要的意义.文章探索了混合添加剂四丁基氟化铵(TBAF)和甲醇(MeOH)对水合物膜法捕集CO2/N2混合气中的CO2的影响.结果表明,当TBAF和MeOH浓度分别为摩尔百分含量0.229％和1.26％时分离效果最好,且与纯水相比,该混合添加剂使系统达到稳定状态所需的时间由300 min降低到120 min.随着进料压力和温度的升高,渗透侧CO2的浓度先增大后减小,在压力为3.50 MPa,温度为4.0℃时,分离因子可以达到7.58,但是渗透速率没有明显变化.实验证明TBAF-MeOH可以加速水合物的生成且促进CO2形成水合物.     

太阳能空调相变蓄冷理论及实验研究

针对一种自制的能够与太阳能空调系统匹配的相变蓄冷材料,建立了蓄冷球蓄\释冷过程数学模型,得到稳态及非稳态工况下蓄冷球内温度分布、蓄\释冷量、蓄\释冷速率的变化规律及影响因素。同时,在相应工况下对单个蓄冷球进行蓄\释冷循环实验,验证理论结果。研究表明,自制蓄冷球能够在170min完成相变。缩小球径、降低冷冻水温度、增大球壁热导率及减小球壁厚度均可缩短蓄冷时间。稳态运行工况下,蓄冷球的蓄\释冷量分别为17.30kJ和16.46kJ;太阳能空调非稳态运行工况下,蓄冷球在165min完成相变,蓄冷量为16.34kJ。     

添加剂对静态条件下HCFC-141b水合物生成的促进作用

本文针对静态条件下水合物形成诱导时间长、生长缓慢、随机性大的问题,实验研究了静态系统中HCFC-141b(R141b)制冷剂水合物的生成促进技术以及表面活性剂SDS、Cu丝对HCFC-141b水合物形成的促进作用。研究结果表明SDS和Cu丝可大幅缩短HCFC-141b水合物形成诱导时间,促进静态条件下水合物的快速生成。实验发现SDS+Cu丝促进体系中的SDS添加量存在最佳质量浓度,SDS的最佳质量浓度为0.1%,在此条件下水合物形成平均诱导时间约为1.3 h,水合物生成重复性好,生成的水合物密实。     

新型空调蓄冷材料四丁基溴化铵-水相变条件和相变热实验研究

四丁基溴化铵水溶液在适当的浓度范围内可在常规空调冷冻水温区内发生固-液相变,形成半笼水合物,是一种潜在的空调蓄冷理想材料.利用实验室的水合物形成实验装置测量了四丁基溴化铵水溶液固-液相变条件,实验结果表明当溶液的质量浓度低于45%时,相变温度随着溶液浓度的增大而增大,但当溶液浓度超过25%,相变温度增加的幅度减小.四丁基溴化铵水溶液的浓度超过45%后,其固一液相变温度反而下降.利用DSC测量了四丁基溴化铵水溶液的相变热,相变热达到195.9kJ/kg.     

促晶器流量对气体水合物蓄冷过程影响的实验研究

对R141b水合物在不同促晶器流量下的结晶生成过程进行了实验研究。通过数据分析,给出了蓄冷介质冷却速率、水合物生成过冷度、水合物生成速度、蓄冷量和促晶器流量之间的依变关系。促品器流量在150L/h到450L/h范围内,装置蓄冷效果好,当促晶器流量处于这个范围时,蓄冷介质冷却速率处于0．055℃／min到0．105℃／min之间,水合物生成过冷度处于1．97℃到3．50℃之间,水合物生成速度处于0．30g／s到0．4g/s之间,蓄冷量处于2．9MJ到4．0MJ之间。     

蓄冷用CO2水合物浆的强化制备研究进展

介绍了近几年国内外CO2水合物浆强化制备的研究进展,详细介绍了机械扰动和添加剂强化制备CO2水合物浆的方法。重点介绍了一种新型蓄冷用CO2水合物浆强化制备装置及其工作原理。最后,为CO2水合物浆蓄冷技术尽早实用化,提出了在CO2水合物相平衡、强化制备装置、多种促进技术和蓄冷放冷及流动特性四个关键方向进行重点研究。     

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.     

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。     

CO2水合物浆在蓄冷空调中的应用前景

CO2水合物浆作为新型两相载冷剂应用于蓄冷空调中,可以有效调节用电高峰,合理利用电能,拥有很好的应用前景。一般可以通过增压鼓泡的方法制得CO2水合物浆,制备方法简单节能,而且蓄冷特性出色,相变温度适宜。在此根据非牛顿流体的特点,综述了国内外关于CO2水合物浆流变方程的选择,列出了表观粘度和流变指数的计算方法,并指出CO2水合物浆具有优良的流动特性。     

气体水合物蓄冷系统设计

本文设计建造了一套可视化、可拆卸间接接触式气体水合物蓄冷实验系统,主要由蓄冷槽、制冷系统、放冷系统以及测量和数据采集系统等组成.并对蓄冷过程传热进行简要分析,包括蓄冷槽冷损失估算、蓄冷量的计算、蓄冷槽内置盘管的传热.     

R134a气体水合物蓄冷实验研究

以Ｒ１３４ａ为工质,对温－压相图进行了校核,对水合物的生成和融解进行了观察,对正丁醇含量对水合物的影响进行实验研究,确定Ｒ１３４ａ作为气体水合物蓄冷工质的可行性。     

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。     

水合物蓄冷系统分析

水合物蓄冷技术，其相变温度与空调工况相适应，相变潜热大，传热性能优良，成为极具潜力的蓄冷新技术。本文对水合物蓄冷过程进行火用分析，找出影响内部火用损失及外部火用损失的主要因素，对提高系统火用效率提出了改进的措施，得出结论：火用效率和热效率随蓄冷周期数的增加而增大，并趋向于一稳定最大值。不同种类水合物系统火用效率取决于形成气的形成温度和压力     

Effects of ionic surfactants on methane hydrate formation kinetics in a static system

This paper reports an experimental study of the kinetics of methane hydrate formation in the presence of ionic surfactants with equal carbon chain length, such as sodium dodecyl sulfate (SDS), dodecylamine hydrochloride (DAH), dodecyltrimethylammonium chloride (DTAC) and N-dodecylpropane-1,3-diamine hydrochloride (DN₂Cl). Methane hydrates were formed at 274 K with incipient gas pressure of 15 MPa in an unstirred isochoric/isothermal reactor containing aqueous solutions at different initial surfactant loadings. It was found that addition of DTAC had little effect on methane hydrate formation whereas SDS, DAH, and DN₂Cl had pronounced promoting effects. This result coincides with the fact that the Krafft point of DTAC is below 273 K and those of SDS, DAH, and DN₂Cl are near room temperature. At a given initial surfactant loading, the effectiveness of the surfactants for reducing the induction time of methane hydrate formation followed the order of SDS > DAH > DN₂Cl. SDS also gave higher hydrate growth rates than DAH and DN₂Cl. At 1000 and 2000 ppm, however, DN₂Cl gave slightly higher final methane uptake than SDS. It was also found that during the nucleation or induction period, addition of SDS, DAH and DN₂Cl instead of DTAC, considerably reduced methane mole fraction in the liquid phase. Possible promotion mechanisms of surfactants during the hydrate nucleation period were discussed.