HCFC-141b水合物浆流动特性实验

利用实验环道进行了水合物颗粒体积分数为0到70%的HCFC-141b水合物浆的流动实验,实验结果表明:在固相体积分数小于28.5%时,管道中水合物呈稀浆状,浆体为牛顿流体;当固相体积分数大于37.5%时,管道中水合物呈泥状,浆体为Bingham流体.回归了泥状水合物的屈服应力及表观粘度,并根据水合物浆的流动特性分段回归了水合物浆在管道中流动的压降计算公式,实验验证表明回归的计算公式可以比较准确的计算管道中水合物浆流动的压降,可以为制冷系统HCFC-141b水合物的流动及其它水合物浆的流动提供指导.     

轮毂轴承实验中泥浆管道沉积问题研究

泥浆管道沉积导致泥浆的配比和泥浆中不同粒径颗粒的占比的变化,是影响轮毂轴承泥水实验有效性的重要因素。本文将泥浆颗粒简化为9种不同粒径颗粒,采用欧拉-欧拉模型对实验机管道泥浆输送过程进行多相流数值模拟,提出泥浆沉积量计算方法,研究了管道内泥浆颗粒浓度分布及其颗粒沉积达到稳定状态的时间、流量对泥浆的配比和泥浆中不同粒径颗粒的占比的影响。结果表明,在泥浆管道输送过程中,受重力的作用,泥浆颗粒主要集中于管道底部,在管道横截面上,泥浆颗粒浓度呈梯度变化;不同粒径的泥浆颗粒沉积达到稳定状态的时间接近一致,并随着泥浆流量的增大而有适量的缩短;随着流量增大,泥浆输入管道内的泥浆颗粒沉积量总体呈减少趋势,当流量较大时,减小趋势变缓;大粒径颗粒更易产生沉积,且受流量的影响较大。最后,通过泥浆沉积量实验实测,对数值模拟结果进行了验证。研究成果可以针对影响实验结果有效性的泥浆的配比和泥浆中不同粒径颗粒的占比,以泥浆的流量控制为手段,给出定量控制策略。     

二氧化碳水合物浆在空调蓄冷技术中的研究进展

介绍了近几年国内外气体水合物空调蓄冷技术的研究进展。分析了气体水合物作为新型蓄冷工质在空调蓄冷应用中的重要性。二氧化碳水合物浆是一定浓度的二氧化碳水合物固体颗粒悬浮于水溶液中的浆状流体,其生成条件相对容易,具有很好的流动性。本文分别从生成方法、分解焓、流动特性、添加剂的影响等方面详细阐述了二氧化碳水合物浆在空调蓄冷应用中的可行性。为气体水合物浆蓄冷技术特别是二氧化碳水合物浆技术尽快走向实用化提出了研究方向,并对其应用作了相关展望。     

温度场对供料器管道内颗粒分布影响的CFD模拟

建立供料器管道内气固两相流的物理和数学模型,采用Fluent 2020 R2软件中的离散相模型(DPM)模拟供料器管道中温度场、压力流场和颗粒分布情况,搭建气力式混合机实验平台进行压力测试验证,并将考虑温度场和不考虑温度场影响时的仿真结果进行对比,研究温度场对供料器内颗粒分布的影响规律。结果表明:在供料器管道中,气相与颗粒相初始温度不同,气固两相流进行热量交换后温度逐渐趋向一致;考虑温度场影响时管道内的绝对压降大于不考虑温度场影响时,而且与实验测量值的误差仅为16%左右;在两侧管道出口段,随着Z轴向距离的增加,颗粒质量浓度分布从管道圆截面中心处低、壁周面高逐渐变为整个管道圆截面上近似均匀分布;相较于不考虑温度影响时的情况,考虑温度场影响时管道圆截面中心处的颗粒质量浓度降低了3.0%～8.7%,在管道圆截面上形成稳定均匀的颗粒质量浓度分布所需要的Z轴向距离要长。     

TBAC水合物粉储存氢气实验研究

采用激光拉曼光谱法对初始压力9 MPa,初始温度273 K,TBAC浓度3%的条件下,四丁基溴化铵(TBAC)水合物粉与氢气生成的TBAC-H2水合物进行了研究,探讨了氢气在TBAC水合物中对笼的占据情况,计算了其储氢密度,并与相同条件下TBAC水溶液的储氢方法做了比较。结果表明:在TBAC水合物中,氢气只填充在水合物的小笼中。在上述条件下,TBAC水合物粉的储氢密度为0.1%,TBAC水溶液的储氢密度为0.021%,采用TBAC水合物粉储存氢气可以提高水合物的储氢密度,这是因为TBAC水合物粉能够增大边界层的接触面积,从而有利于水合物形成过程中的传质,增加水合物的生成量。     

水合物在蓄冷及制冷(热泵)领域的应用

介绍了高密度储能介质--水合物应用于蓄冷领域、制冷系统以及吸附式热泵系统的研究现状,同时对CO_2、TBAB及其它种类水合物浆的研究现状进行了描述.提出了一些关于水合物领域研究方向,以及促进气体水合物蓄冷技术走向实用化的建议.     

促进剂对气体水合物增长期内生长速率的影响

气体水合物是一种新型空调蓄冷介质,但由于诱导期长、过冷度大和生长缓慢的问题限制了其工程应用。本文采用均相成核方法,研究促进剂对水合物增长期内的生长速率的影响。实验研究无促进剂和添加了质量浓度为0.1%的十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、四丁基溴化铵(TBAB)、四氢呋喃(THF)和全氟烷基醚醇铵盐型阴离子Intechem-01(FC-01)的样品在3℃下HCFC-141b水合物增长期内的生长情况。结果表明:在水合物增长期内,热力学促进剂TBAB、THF对水合物生长速率提高作用较小,而动力学促进剂表面活性剂SDS、SDBS和FC-01明显提高生长速率,其中FC-01效果最佳;分析表面活性剂混合液的液滴尺寸,FC-01对HCFC-141b的分散及稳定性最好,液滴平均尺寸稳定在约350 nm,这也说明对客体材料分散及稳定性优异的动力学促进剂能显著提高水合物增长期内生长速率。     

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.     

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。     

四丁基溴化铵相变蓄冷材料热物性实验研究

通过实验对四丁基溴化铵(TBAB)溶液的蓄冷结晶过程进行了测试,结果表明TBAB溶液的凝固温度随其浓度的改变而改变,在25%~45%的浓度范围内,其凝固温度位于5.8~9.3℃范围内.选取相变温度适宜、相变过程稳定、浓度为40%的TBAB溶液,向其添加硼砂成核剂,测试其相变温度和相变潜热,测试结果表明质量浓度为2%的硼砂在不影响TBAB溶液凝固温度的情况下可以降低其结晶过冷度2.4℃.采用示差扫描量热仪(DSC)测试TBAB溶液的熔解潜热为187.030kJ/kg.因此TBAB溶液是一种高效的空调蓄冷材料.