微乳液中R141b水合物快速生成实验研究

制冷剂水合物作为一种理想的蓄冷工质受到广泛关注,但烃类制冷剂与水不互溶造成水合反应诱导时间长、过冷度大。为增大制冷剂与水的相容性,本研究筛选出T20(吐温20)/SPC(大豆卵磷脂)复配表面活性剂,使大量R141b溶于水相,形成热力学稳定的微乳液,考察了微乳液体系中T20浓度、R141b含量、温度等对水合物生成诱导时间的影响,在该体系中均匀快速生成了大量R141b水合物晶体颗粒,诱导时间显著缩短,得到了致密的水合物浆体,提高了蓄冷密度。     

HCFC141b气体水合物快速生成实验研究

气体水合物生成机理是气体水合物研究领域的一个热点,对气体水合物技术的应用有重要意义。先前实验中作者首次发现铁丝同十二烷基苯磺酸钠水溶液的适当组合可以促使HCFC141b气体水合物快速结晶和生长。本文进一步揭示了十二烷基苯磺酸钠和不同金属丝对HCFC141b气体水合物生成过程的影响机理。作者结合国内外已有的研究成果总结得到了促使气体水合物快速结晶成核和生长的关键因素,并从传热传质角度提出了促进气体水合物快速结晶成核和生长的一些建议。     

HFC152a/HCFC141b混合气体水合物相平衡特性研究

1引言气体水合可使水在8—12”C络合结晶形成水合物，同时释放反应热（蓄冷）。其反应热与传热性能均较理想，被认为是理想的空调蓄冷介质山。早期研究的主要是Rll和R12的水合物。由于Rll和R12严重破坏大气臭氧层而受控，因此寻找替代CFC的新型致冷剂气体水合物成为当前的研究重点［‘－‘］。近年来我们根据混合物性能互补原理，提出了利用混合气体水合物构造性能优良的蓄冷材料的设想［‘1。HFC152a和HCFC141b分别是R12和Rll的首选替代物之一。HFC152a是较活跃的致水合物质，但相变温度和压力偏高。而HCFC141b水合物的相变温度…     

HCFC-141b气体水合物融解热的DSC测试

本文首次用 DSC（Differential Scanning Calorimeter）法对低压制冷剂 HCFC-141b气体水合物的融解热进行了测试,得到了两组DSC融解曲线。实验结果表明:在相变温度约为6.℃时,HCFC141b气体水合物的融解热约为330KJ/Kg,其融解热和冰潜热基本相同。     

压力扰动促进丙烷水合物生长过程的研究

为了研究气体水合物的快速生成方法,可视化实验研究了压力扰动对丙烷水合物生成过程的促进作用,结合丙烷水合物的生成驱动力计算,分析了静态条件下纯水中丙烷水合物层的厚度、生长速率、水合物生成驱动力等水合反应参数,结果表明:在压差为0.1 MPa的压力扰动下,原本停滞35 h的水合反应重新开始生成水合物,气液界面处水合物层厚度2 h内以0.5 mm/h的速率呈线性增长,2 h后生长速率显著减小,在压力扰动后的175 h内,系统平均生长速率达到0.04 mm/h。     

不同驱动力下瓦斯水合物生长过程Raman光谱特征

基于煤矿瓦斯(CH₄∶C₂H₆∶N₂=67.5∶22.5∶10)水合物相平衡曲线开展四种驱动力ΔP水合动力学实验,利用可见显微Raman光谱仪获取水合物生长过程光谱图,根据水合物相中C₂H₆ C-C键伸缩振动特征峰Raman位移确定了4组实验中水合物为sⅡ结构。基于van der Waals与Platteeuw模型获取瓦斯水合物生成过程中水合物相气体组分及水合指数变化规律。研究表明： 驱动力的大小影响水合物的稳定性,随着驱动力的增加,CH₄相比C₂H₆逐渐占据更多的孔穴结构,CH₄在水合物相内比例增加,水合物稳定性越强;瓦斯中N₂,CH₄和C₂H₆进入水合物孔穴优先级可以通过分子与水合物孔穴的直径比进行确定,分析认为在sⅡ水合物结构中小孔穴CH₄优先级最高,大孔穴C₂H₆最高;基于瓦斯水合物稳定性,对水合物生长过程客体分子的物质传递规律进行描述,为瓦斯水合物的微观生长提供理论基础。     

基于Raman光谱技术的瓦斯混合气水合过程定量分析

瓦斯水合物微观晶体结构研究对水合分离技术具有重要理论意义。利用Raman光谱技术对三种含高浓度CO₂瓦斯混合气水合反应过程进行在线观测,并对水合物相Raman光谱图进行分析,获取了瓦斯水合物不同生长阶段大、小孔穴占有率,同时利用van der Waals与Platteeuw热力学统计模型间接获得水合指数等晶体结构信息。结果表明,瓦斯水合物孔穴占有率及水合指数在水合物不同生长阶段未发生较大变化,水合物相中大孔穴几乎被客体分子填满,CO₂与CH₄分子共同占据大孔穴,但CO₂占绝大多数,达到78.58%~94.09%,CH₄分子仅为4.52%~19.12%,这主要是由于两种分子间存在竞争关系且气样中CO₂浓度明显高于CH₄,大孔穴占有率维持在97.70%~98.68%;小孔穴占有率为17.93%~82.41%,占有率普遍偏低,且仅有CH₄分子;随气样中CH₄浓度增加,CH₄在大、小孔穴中的占有率均有所增加,且CH₄分子在大孔穴中的占有率均明显低于在小孔穴中占有率;水合物生长不同阶段水合指数为6.13~7.33,随气样中CH₄浓度的增加,小孔穴占有率有所增加,致使水合指数随之降低;由于瓦斯水合物生长分布不均匀,三种气样对应的不同生长阶段水合指数均呈不规则变化。     

新型喷射制冷循环的研究

本文提出了利用双元工质在降低压缩比的同时降低蒸发温度的新型喷射制冷循环,由于双元工质低温域蒸发产生的双相流压缩过程也得到了圆满的解决;并且对R11取代物进行了研究．文中介绍了R123,R141b,R123／R141b,R123／R141b和R141b／R142b的实验及数据分析结果．实验结果显示了新型喷射制冷循环的优越性．     

HFC134a/HCFC141b混合气体水合物相平衡特性

1引言致冷剂气体水合物具有适合空调蓄冷的理想性质，其形成结晶的温度在8～12℃，在结晶形成“暖冰”时，释放较大的反应热（330～380kJ／kg），并且具有较好的传热性能[1~2]。但早期研究的主要是R11和R12的水合物，其致冷剂是典型的大气臭氧层破坏物质，现已受到了严格的限制。研究和开发新型的CFC替代物气体水合物已成为当前的重点[3]。近年来，中国科学院广州能源研究所在国家自然科学基金和广东省科学基金的支持下，展开了对新型致冷剂气体水合物相变蓄冷材料的研究。文献[4]首次报告了对CFC替代物HFC152a／HCFC141b混合气体水…     

多壁碳纳米管促进制冷剂水合物生成实验研究

选用纯多壁碳纳米管、羧基化和羟基化多壁碳纳米管分别与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)复配,制备稳定的碳纳米流体,促进HCFC-141b水合物生成,并基于恒温定容法测定水合物生成温度曲线。结果表明,纯多壁碳纳米管、羧基化和羟基化多壁碳纳米管最佳添加量均为60 ppm,诱导时间分别为94.8 min、62.6 min和51.4 min,蓄冷密度分别为263.64 kJ/kg、280.07 kJ/kg和286.61 kJ/kg。多壁碳纳米管超高的比表面积和优良的导热性增强了两相接触面积、提供了更多成核位点,促进水合物快速生成。     

表面活性剂对纳米制冷剂颗粒团聚的影响

为通过表面活性剂抑制纳米制冷剂中的颗粒团聚,需要了解不同种类和浓度的表面活性剂对纳米制冷剂颗粒团聚的影响。本文采用动态光散射技术测量纳米制冷剂中的颗粒尺度,来定量分析纳米制冷剂的颗粒团聚特性;实验所用纳米制冷剂为TiO_2-R141b;表面活性剂种类包括SDBS(阳离子型)、CTAB(阴离子型)和NP-10(非离子型)。实验结果表明,SDBS、CTAB和NP-10均可降低纳米制冷剂的颗粒尺度,即抑制纳米制冷剂中的颗粒团聚。对SBDS、CTAB和NP-10,当其浓度分别为400 mg·L~(-1)、200 mg·L~(-1)和300mg·L~(-1)时纳米制冷剂的颗粒尺度最小,最小值分别是未加表面活性剂时的58.4%、56.9%和38.0%。     

烧结丝网结构蒸发器内传热特性实验研究

本研究开展了不同工质、不同运行压力、不同丝网厚度及目数对烧结丝网结构蒸发器内传热特性影响的实验研究。实验中采用工质分别为R141b、R113、R649;运行压力范围为0.86×10~5~2.0×10~5 Pa;烧结丝网结构的厚度分别为0.6mm、0.8 mm、1.0 mm;丝网目数分别为60目和140目。实验结果表明:运行压力、丝网厚度和丝网目数对丝网结构换热表面的换热特性有重要的影响;汽化核心随着热流密度的增加而增加;单个气泡生长过程与池沸腾气泡的生长过程明显不同。     

新型平板热管换热器热回收效率特性实验研究

本文针对普通住宅房间设计了一台新型平板式热管换热器,该换热器结构紧凑、体积小巧。为研究该换热器的使用条件,本文开展了不同工质(R113、R141b以及这两种工质的混合物)对该热管换热器换热效率影响的实验研究。整个实验在夏季工况下进行,热管真空度为1×10~(-3)Pa,充液量(灌入热管换热器内的工质体积与热管换热器体积之比)为1/3。实验结果表明:该热管换热器热回收效率较高。在整个风量范围内,R141b作为工质的热管换热器换热效果最好,最高效率达到了58.2%。     

基于三元混合工质高温压缩式热泵循环性能研究

工业生产中存在大量的70～80℃的余热未被回收利用,如果利用热泵将这部分余热转化为高品质工业蒸汽则可大大降低工业能耗和污染物排放。本文研究一种回收废水余热制取蒸汽的高温热泵系统,在蒸发器侧水进出口温度80/70℃和冷凝器侧水进出口温度90/120℃设计工况下,针对该换热过程"大温差"和"高冷凝"的换热特点分析对比不同非共沸工质的循环性能。首先对比了多种二元混合工质的循环性能,得到性能较为优良的混合工质R124/R141b(0.45/0.55).为保证压缩机安全运行添加第三元组分以降低排气温度和压力,结果表明:三元工质R365mfc/R124/R141b(0.55/0.405/0.045)综合性能较佳,其COP达到4.9,并且单位容积制热量为4110 kJ/m~3,同时排气温度125℃和冷凝压力为1595 kPa,综合性能优越并满足压缩机安全运行要求。     

水合物法开发高寒地区湖盐的相平衡研究

高寒地区年平均气温为水合物的生成提供了天然的温度条件,也为水合物法节能开发高寒地区湖盐提供了可能.基于此,提出了水合物法开发高寒地区湖盐的新方法;以van der Waals-Platteeuw模型为基础,利用Pitzer方程与杜亚和与郭天民提出的三参数方程分别计算电解质溶液中水的活度和Langmuir常数,预测了饱和NaCl溶液中HCFC141b水合物的相平衡条件,并进行了实验验证;发现利用环境冷量实现气体水合物法开发湖盐具有实际可行性;研究结果对应用高效节能方法开发我国高寒地区湖盐有重要价值.     

瓦斯浓度影响下水合物晶体结构Raman光谱特征

在初始温压2 ℃,5 MPa条件下开展了三种瓦斯混合气(CH₄—C₂H₆—N₂,G1=54∶36∶10,G2=67.5∶22.5∶10,G3=81∶9∶10)水合实验,利用可见显微拉曼光谱仪获取水合产物拉曼光谱,通过水合物相中C₂H₆ C—C键伸缩振动特征峰拉曼位移判断水合物晶体结构,利用谱图特征峰分峰拟合方法计算出瓦斯水合物孔穴占有率、水合指数等。研究发现：气样G1和G2水合产物为I型水合物、G3为Ⅱ型,气样中C₂H₆浓度改变导致水合物晶体结构转变;Ⅰ型结构水合物相中CH₄和C₂H₆含量受气样浓度影响较小,G1和G2体系中CH₄含量分别为34.4%和35.7%、C₂H₆含量分别为64.6%和63.9%,而G3体系中CH₄和C₂H₆含量分别为73.5%和22.8%,晶体结构对水合物相客体分子含量控制作用明显;G1~G3体系水合物相大孔穴的CH₄—C₂H₆占有率分别为98%,98%和92%,小孔穴的CH₄占有率分别为80%,60%和84%,N₂由于分压较低且吸附能力较弱其小孔穴占有率不高于5%。     

甲烷水合物形成促进技术实验研究

实验研究了液态烃(环戊烷和甲基环己烷)对甲烷水合物形成条件的影响,测试结果表明液态烃降低了甲烷水合物的形成压力,并改变了形成水合物的结构。实验研究了促进剂(液态烃和表面活性剂)对水合物形成诱导时间和生长过程的影响,结果表明液态烃和表面活性剂降低了水合物形成的诱导时间,提高了水合物形成速度;而且表面活性剂提高了水合物形成过程中的耗气量,并改变了水合物形成机理。     

CH_4-CO_2混合气体水合物在NaCl溶液中生成过程

本实验着重研究了纯水、质量分数为3.4%和5.0%的NaCl溶液中,甲烷-二氧化碳混合气体水合物的生长速率以及气体在水合物相中分布规律。研究结果表明水合物生成过程中对甲烷和二氧化碳的吸收存在一定的选择性。二氧化碳在水合物晶核生长初期更容易被捕获,表明二氧化碳更易于占据水合物中大笼,同时有利于稳定水合物的晶体结构。NaCl的存在提高了水合物三相平衡压力,降低了水合物的气体消耗总量。随着溶液中初始盐浓度的提高,水合物生长初期对二氧化碳的选择性吸收得到了强化。表明溶液中NaCl浓度的上升提高了水合物晶核的不稳定性同时抑制了晶核生成。因此,NaCl对水合物的生长过程具有一定的抑制作用。     

固体核磁共振技术在气体水合物研究中的应用

气体水合物是在低温高压条件下由气体和水形成的笼型化合物,主要有I型,II型和H型3种晶体结构,而固体核磁共振（solid state NMR）是测定其水合指数、笼占有率等结构参数的重要手段. 该文综述了固体核磁共振技术的原理及其在水合物研究中的应用,着重介绍固体核磁共振在水合物结构表征、气体组分的鉴定、结构转化、以及在水合物生成/分解动力学过程监测方面的研究进展. 同时,对其实验方法及测试条件也进行了详细的探讨.     

形貌可控Eu~(3+)掺杂氧化钼锌水合物的发光性能

通过共沉淀法,在室温下合成了Eu~(3+)掺杂氧化钼锌水合物的前驱体。研究了烧结温度对该前驱体的微结构和光致发光性能的影响。研究结果表明,在约400℃温度下,通过低成本地烧结Eu~(3+)掺杂水合物前驱体,可得到Eu~(3+)掺杂的纳米ZnMoO_4结构。