纳米流体中制冷剂气体水合物生成动力学和相平衡特性研究

摘要

为了找到一个制冷剂气体水合物快速生成方法,本文利用纳米粒子尺寸小、比表面积大、吸附能力强、在分散剂辅助下有良好的悬浮性能、布朗运动明显等特点,借鉴已有纳米粒子强化传热的研究结果,首次提出了制冷剂气体水合物在纳米流体中快速生成的设想.为了检验此设想,本文作者在制备稳定纳米流体的基础上,建立了HCFC141b气体水合物静态生成过程实验台和制冷剂气体水合物相平衡条件实验台两套装置,就各种因素对HCFC141b和HFC134a气体水合物生成过程的影响以及纳米流体中HCFC141b和HFC134a制冷剂气体水合物相平衡条件进行了详细的实验研究,确定了纳米粒子对制冷剂气体水合物生成过程的促进作用和对制冷剂气体水合物相平衡条件的影响,找到了一个现实可行的制冷剂气体水合物快速生成方法.具体来说,本文主要进行了下列工作:一、利用HCFC141b和水在一个大气压下8.3℃以下可以生成HCFC141b气体水合物的特点,建立了常压下HCFC141b气体水合物可视化实验台,就不同金属丝、表面活性剂、纳米粒子以及被控温度(低温恒温槽温度)对HCFC-141b气体水合物静态生成过程的影响进行了详细实验研究.二、建立了带全透明玻璃反应釜的高精度制冷剂气体水合物测试新装置.该装置不仅能对气体水合物生成过程进行研究,而且能对制冷剂气体水合物相平衡条件进行准确测试.三、理论分析了HCFC141b气体水合物快速结晶成核和生长的影响因素,较全面系统地归纳了促进气体水合物快速结晶成核和生长的方法;找到了一个现实可行的HCFC141b气体水合物快速结晶和生长方法.四、在新装置上首次测得了质量份数为0.038％的十二烷基苯磺酸钠水溶液和质量份数分别为0.1％和1.0％纳米二氧化钛流体、纳米铜流体和纳米银流体中的HFC134a和HCFC141b气体水合物相平衡数据.五、参照多孔介质中气体水合物相平衡实验结果和理论模型分析结果,认为纳米流体中制冷剂气体水合物相平衡条件的改变是由加入的纳米粒子改变了水的活度造成的.因此,将纳米粒子粒径分布包含在内,给出了纳米流体中新的水活度系数,建立了纳米流体中制冷剂气体水合物新的相平衡预测模型.