四丁基溴化铵水合物浆在蓄冷空调中的应用前景

TBAB水合物浆作为适用于空调工况的新型两相潜热输送载冷剂,可以大幅度降低冷量输送的功耗。通过添加成核剂的方法来降低所需的过冷度,制备方法简单节能,而且蓄冷特性出色,相变蓄冷温度与溶液的浓度密切相关,可通过调节溶液的浓度,获得与空调冷冻水一致的相变温度。根据非牛顿流体的特点,综述了国内外关于TBAB水合物浆流变方程的选择,列出了表观粘度及传热系数的计算方法,并指出TBAB水合物浆应用于蓄冷空调中的优点。     

水合物浆体在水平细管中的流动特性研究

TBAB水合物浆体是一种有较好应用前景的蓄冷材料,作为空调的载冷剂,可以大幅度降低输送功耗.本文实验研究了质量分数为0~19.2%的TBAB水合物浆体在内径为2.0 mm和4.5 mm圆直管中的流动特性.通过测量水合物浆体的流量和压降得到其流动曲线,采用幂律模型描述浆体的流动特性,得到浆体的本构方程,实验测得的摩擦系数与关联式有较好的吻合。     

低温纳米复合相变蓄冷材料热物性研究

低温相变蓄冷的关键是蓄冷材料的开发.本文针对啤酒工艺对冷源温度的要求,选择BaCl2共晶盐水溶液为相变蓄冷材料基液,在基液中添加粒径为20nm的TiO2纳米粒子,形成具有蓄冷功能的纳米复合材料.对其热物性如导热系数、相变潜热、相变温度、过冷度及粘度进行了实验测量和分析.结果表明,在TiO2纳米粒子的质量分数为1%的情况下,纳米复合蓄冷材料的导热系数比基液提高了11.28%,过冷度从3.97℃降为1.21℃,同时粘度增加了21.7%,相变潜热略有降低.     

蓄冷球堆积床动态充冷性能模拟

根据蓄冷球和载冷剂之间的能量平衡,建立了蓄冷球堆积床充冷过程的数理模型。该模型考虑了载冷剂与蓄冷球之间的换热系数变化、载冷剂的导热、相变蓄冷材料的过冷度以及蓄冷球堆积床热损失的影响。采用数值计算方法模拟了蓄冷球堆积床的充冷过程,讨论了载冷剂入口温度、初始温度和流速对充冷过程蓄冷材料温度、载冷剂温度和蓄冰率的影响。     

CO_2水合物导热特性的分子动力学模拟

使用分子动力学模拟方法在NVT系综下对结构完整CO_2水合物以及结构缺陷CO_2水合物进行了导热模拟计算.对于结构完整的CO_2水合物,在200-230 K温度区间内,体系导热系数由0.4684 W·m~(-1)·K~(-1)变化到0.4836 W·m~(-1)·K~(-1),温度相关性较弱;而在230-280 K温度区间内,体系导热系数由0.4836 W·m~(-1)·K~(-1)变化到0.7494 W·m~(-1)·K~(-1),温度相关性变强;另外,通过计算功率图谱发现主体分子对水合物体系的导热贡献更大.对于结构缺陷CO_2水合物,发现晶穴占有率和笼形结构缺陷对体系导热均有一定影响,空笼晶胞导热系数约为完整晶胞导热系数的86.67%,体系的导热能力主要取决于主体结构的性质.     

3ω法测量单根碳纤维导热系数和热容

考虑环境热损失,建立了单根碳纤维沿轴向的导热方程,得到了碳纤维热参数与交流加热信号的频域特性之间的关系.建立了适用于微细导电线或丝的3ω测试系统.利用3ω方法同时测量了单根碳纤维沿轴向的导热系数和热容.在室温下测量了Pt丝的导热系数和热容,验证了建立的实验系统的合理性,利用该方法测量的直径为7 μm单根碳纤维沿轴向的导热系数和热容分别为84.35 W·m-1·K-1和1.19 MJ·m-3·K-1.给出了实验测量的不确定度分析.建立的实验系统可用于单根碳纳米管或导电纳米线热参数的表征.     

石蜡-碳纳米管复合材料的热物性研究

为提高石蜡作为相变蓄冷材料的导热性能,制备了碳纳米管添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%的石蜡-碳纳米管复合材料,并对其热物性及稳定性进行实验研究。结果表明,随着碳纳米管添加量的增加,复合材料的相变温度基本不变,相变潜热逐渐减小,导热系数逐渐增大。在添加量为5%时,复合材料的融化和凝固相变潜热分别为128.2 J/g和134.4 J/g,比纯石蜡相对减小了15.5%和13.8%;固态和液态导热系数分别为0.487 W/(m·K)和0.516 W/(m·K),比纯石蜡相对提高了39.5%和40.3%,同时具有较好的循环稳定性。     

相变乳状液在蛇形管中的流动和传热特性

用正十四烷、复合表面活化剂和水制成O/W型相变乳状液作为相变蓄冷及传热介质,对其作为非牛顿流体和固液两相流的流动和传热特点进行了分析,通过测试得出不同浓度乳状液在蛇形管道中的对流换热Nυ数和摩擦系数,并给出了换热和阻力的无量纲关联式。指出了对这类特殊相变蓄冷材料作进一步研究的方向。     

膨胀石墨基十二烷复合相变蓄冷材料的性能研究

本文以十二烷为相变材料,利用膨胀石墨多孔吸附特性制备出十二烷/膨胀石墨复合相变蓄冷材料。通过扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热常数分析仪(HotDisk)对复合相变材料的结构及热性能进行了表征。实验结果表明,十二烷被膨胀石墨均匀吸附,吸附后膨胀石墨保持了原来的疏松多孔的蠕虫状形态。复合相变材料的相变焓值随着添加的膨胀石墨质量分数增加而降低,导热系数随着添加的膨胀石墨质量分数增加而增加。相变材料质量分数为80%,复合相变材料熔化焓和凝固焓分别为132.8 J/g和132.5 J/g,表观密度为700 kg/m~3时,导热系数为2.64 W/(m·K)。复合相变材料具有良好的热循环稳定性能。     

TBAB包络化合物浆水平管内的传热特性研究

TBAB包络化合物浆具有易生成、高潜热及可流动性等特点,是一种良好的蓄冷及潜热输送介质,在中央空调系统中表现出光明的节能前景.本文采用实验方法,研究了B型TBAB包络化合物浆在定热流密度条件下,水平不锈钢管内的对流换热特性,流速涵盖了层流-湍流.通过研究流速V、固相含量X_s对换热系数α的影响,发现"换热降低区"和再层流化现象,得到层流区与湍流区的临界线.最后整理出对流换热的无量纲准则式,其计算结果与实验结果的相对误差在±20%以内.     

Molecular dynamics simulation of decomposition and thermal conductivity of methane hydrate in porous media

The hydrate has characteristics of low thermal conductivity and temperature sensitivity. To further analysis the mechanism of thermal conductivity and provide method for the exploitation, transportation and utilization of hydrate, the effect of decomposition and thermal conductivity of methane hydrate in porous media has been studied by using the molecular dynamics simulation. In this study, the simulation is carried out under the condition of temperature 253.15 K-273.15 K and pressure 1 MPa. The results show that the thermal conductivity of methane hydrate increases with the increase of temperature and has a faster growth near freezing. With the addition of porous media, the thermal conductivity of the methane hydrate improves significantly. The methane hydrate-porous media system also has the characteristics of vitreous body.With the decrease of the pore size of the porous media, thermal conductivity of the system increases gradually at the same temperature. It can be ascertained that the porous media of different pore sizes have strengthened the role of the thermal conductivity of hydrates.     

尿素夹层二硫化钛化合物的合成及其热、电输运性质研究(英文)

我们成功的制备出了含不同成分尿素的夹层化合物(NH2CONH2)xTiS2,并研究了它们在低温(5～310K)下的热、电输运性质.夹层后晶格常数、热、电输运行为的变化也证实了尿素分子成功的夹层到TiS2的范德华尔斯层间.研究结果表明:尿素分子的夹层成功的降低了材料的热导率,特别是在浓度为12.5mmol/L尿素的苯溶液中合成的样品的热导率大约1.5Wm-1 K-1(仅为纯TiS2的50%),而且尿素分子的夹层使得材料在低温下的导电行为从金属性转变为半导体性.     

用分子动力学模拟甲烷水合物热激法结合化学试剂法分解

用分子动力学模拟方法研究甲烷水合物的热激法，化学试剂法，以及热激法结合化学试剂法分解，系统研究温度为277K和340K时添加液态水(WTR)和30wt％乙二醇(EG)溶液对水合物分解的影响.模拟显示WTR与水合物表面水分子形成氢键，破坏水合物原有的氢键平衡，造成笼状结构坍塌，水合物分解.EG分子中的羟基与水合物表面水分子形成氢键，从而破坏原有的稳定结构，造成水合物笼状结构被破坏，达到促进水合物分解，释放甲烷气体的效果.比较温度为277K和340K时添加WTR和30wt％EG溶液对水合物分解效果得出EG(340K)> WTR(340K)>EG(277K)>WTR(277K)，热激法结合化学试剂法能更好促进水合物分解.     

Theoretical investigation of structures and compositions of double neon-methane clathrate hydrates,depending on gas phase composition and pressure

The region of existence of neon clathrate hydrates is an actual problem of hydrate chemistry. The current work presents theoretical study of the equilibrium formation conditions of pure neon clathrate hydrates and double clathrate hydrates of neon-methane mixture. The structures and properties of double clathrate hydrates were described within the scope of the previously developed molecular clathrate hydrate model that takes into account the influence of guest molecules on the host lattice, interaction of guest molecules between themselves, and the possibility of multiple filling of host lattice cages by guest molecules. The model makes it possible to find an equilibrium state and thermodynamic properties of clathrate hydrates at given values of p and T. In the present work, we considered the properties of double clathrate hydrates in the range of pressures from 0 to 4 kbar at 250 K. The results of modeling have shown that the mass fraction of neon in double clathrate hydrate of Ne and CH₄ mixture of cubic structure I (sI) can reach 26%, and 22.5% in double hydrate of cubic structure II (sII) even at a low methane concentration (1%) in gas phase, at high pressure. It is shown that in double clathrate hydrates of the Ne and CH₄ mixture at high pressures, phase transition sII-sI can occur.     

Negative differential conductance and hot phonons in suspended nanotube molecular wires

Freely suspended metallic single-walled carbon nanotubes (SWNTs) exhibit reduced current carrying ability compared to those lying on substrates, and striking negative differential conductance at low electric fields. Theoretical analysis reveals significant self-heating effects including electron scattering by hot nonequilibrium optical phonons. Electron transport characteristics under strong self-heating are exploited for the first time to probe the thermal conductivity of individual SWNTs (approximately 3600 W m-1 K-1 at T=300 K) up to approximately 700 K, and reveal a 1/T dependence expected for umklapp phonon scattering at high temperatures.     

显微激光拉曼光谱测定甲烷水合物的水合指数

甲烷水合物是由甲烷气体分子与水分子在低温高压下形成的一种笼型结构化合物,广泛存在于海底陆架区和陆地冻土区,被认为是一种潜在的能源资源。在水合物的晶格中,水分子在氢键的作用下形成大小不同的笼子,甲烷分子可分别进入大笼(51262)和小笼(512)中。在自行研制的实验装置上,分别合成了一系列不同体系下的甲烷水合物,包括十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液-甲烷体系、冰粉-甲烷体系以及冰粉-不同粒度砂-甲烷体系。对这些甲烷水合物样品进行了激光拉曼光谱分析,测定了其水合指数,笼占有率等结构参数。结果表明,这些甲烷水合物都为Ⅰ型结构,其水合指数和笼占有率基本不受沉积物粒径大小的影响。在3种体系中生成的水合物,大笼中甲烷分子基本占满,占有率大于97%;小笼中甲烷分子占有率为80%～86%,测得的水合指数为6.05～6.15。     

铜管表面水合物晶体生长特性研究

实验研究了浓度分别为5 wt%、15 wt%、20 wt%、30 wt%的四丁基溴化铵(TBAB)溶液在外径为21mm的铜管外表面的结晶特性.实验首先以15 wt%TBAB溶液为例,观察其降温结晶过程,得到了TBAB水合物晶体在不同阶段生长的特征.然后对不同浓度、不同过冷度条件下的TBAB溶液进行降温结晶实验,观察并测...