固体表面促进水合物生成实验研究

摘要

随着经济的发展，电力需求日益增加，空调系统的广泛使用加剧了建筑能耗在社会能耗中的占比，而空调使用时间的不同步也造成电网负荷的不平衡。蓄冷空调能充分利用低谷电力以缓解高峰期的电网负担。 水合物作为一种蓄冷介质一直是学者研究的对象，它具有适宜空调工况的蓄冷温度和较大的蓄冷密度，但同时也存在形成诱导时间长、生成量少等缺点，如何克服这些缺点成为如今水合物蓄冷的重点研究领域。 本文从水合物成核机理出发，向水合体系中添加固体材料，研究固体表面对水合物形成的影响，主要分为以下几个内容： （1）考察固体种类、表面积和形状对四氢呋喃（THF）水合物形成的影响。实验结果表明，铜网对水合物的促进效果最好，水合物生成次数最多；随着固体表面积的增加，水合物形成诱导时间缩短。 （2）添加铜网和表面活性剂SDS，研究两者单独和协同作用下水合物生成情况。结果表明，铜网单独作用下，40目铜网比80目铜网更有利于THF水合物成核，铜网层数越多、实验温度越低，水合物形成诱导时间越短，与圆柱形相比，W形铜网作用下水合物成核更加稳定，添加40目矩形铜网对HCFC-141b水合物无显著促进效果；SDS单独作用下对水合物均无促进效果；400ppm质量浓度的SDS与40目圆柱形铜网协同作用下的THF水合物形成诱导时间最短，在84min左右，800ppm SDS与40目矩形铜网协同下HCFC-141b水合物诱导时间最短，1000ppm SDS与40目矩形铜网协同下HCFC-141b水合物形成平均温升最高。 （3）将羧基化多壁碳纳米管（MWCNT-COOH）分散到蒸馏水中，研究其对HCFC-141b水合物形成的影响。实验结果表明，MWCNT单独或与1000ppm SDS复配对水合物均无明显促进作用；MWCNT纳米流体和40目矩形铜网协同作用下，40ppm质量浓度的MWCNT对水合物促进效果最好；MWCNT纳米乳液和40目矩形铜网作用下水合物生成随机性减少，40ppm MWCNT是最佳添加量。 （4）利用混合量热法测量了铜网+SDS、铜网+纳米流体、铜网+纳米乳液体系下HCFC-141b水合物的蓄冷密度，分别为157.2kJ/kg、180.6kJ/kg和110.8kJ/kg。

目录

声明

主要符号表

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 蓄冷技术

1.3 水合物技术

1.4 主要研究内容

第二章 固体对水合物形成作用

2.1 固体表面

2.2 晶体成核理论

2.3 实验部分

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 铜网与表面活性剂协同作用对水合物形成的影响

3.1 实验装置和过程

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 羧基化多壁碳纳米管对水合物形成的影响

4.1 羧基化多壁碳纳米管对促进HCFC-141b水合物形成可行性分析

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 制冷剂水合物蓄冷密度的测定

5.1 实验内容

5.2 实验结果与讨论

5.3 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 研究结论

6.2 研究展望

参考文献

图 表 目 录

致谢

作者简历