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…     

新型气体水合物蓄冷装置及其性能

1前言蓄冷空调是调峰平谷,缓解电力紧张、提高供电效率的有效途径。目前应用较广的是冰蓄冷。在冰蓄冷系统中,由于蓄冷时制冷机组必须工作在制冰工况,使得机组电耗增加30～40％,同时系统中必须采用不冻液循环。气体水合物能克服这些缺点。气体水合物是水在一种外来气体（如制冷剂、天然气等）的作用下形成的笼状结晶物。这种结晶体可在8～12”C的温度下相变,正适合于空调的制冷温度,且其相变潜热与冰相当,是一种理想的空调蓄冷介质。目前国际上较佳的蓄冷系统是美国开发的Rll气体水合物蓄冷系统,蓄冷温度为8．5”C,实际蓄冷能力…     

混合制冷剂气体水合物生成及融解过程实验研究

1引言城市建筑物中，空调作为最大用电设备之一，夏季占建筑物耗电总量的一半以上，为了缓解高峰用电负荷并有效利用低谷电力，解决峰期用电紧张的矛盾，达到总体节能的目的，空调蓄冷移峰节电技术被认为是实现城市供电平衡和建筑节能的重要手段。作为实用的空调蓄冷技术，最为重要的是其蓄冷材料的相变温度与空调工况相适应，即在5～12℃发生相变，且相变潜热大，传热性能好．氟里昂气体水合物作为蓄冷材料，具有适合空调储冷的理想性质，可使水在8～12℃水合结晶，形成暖冰时释放反应热，其反应热与结冰潜热相当[1]。然而，由于一些氟里昂…     

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。     

混合制冷剂冰箱对比试验研究

本文对二元混合工质HFC152a/HCFC22、 HFC152a/HFC125在冰箱上应用的制冷循环性能进行了详细的理论计算和分析,并且对这两种混合工质灌注式替代CFC12、在最佳配比和充灌量下的冰箱主要制冷性能进行了对比试验研究。试验结果表明:在合适的配比和充灌量下混合工质冰箱制冷性能指标满足国家标准要求, HFC152a/HFC125在最佳充灌量为97 g时,试验冰箱耗电量为1.156 kW·h/24h,比CFC12节能10％,比HFC152a/HCFC22节能0.81％。因此, HFC1S2a/HFC125比HFC152a/HCFC22更适合于灌注式替代CFC12。     

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。     

蓄冷用二元气体水合物工质匹配的研究

揭示了蓄冷用二元气体水合物相对单一气体水合物在生长动力学、相平衡热力学等生长特性方面的优越性,可以缩短水合物生长进程,具有共融和非共融的相变特性。同时结合HCFCS淘汰替代的进程,以及国内外最新的蓄冷工质研究进展,根据不同蓄冷工质匹配可以实现性能优势互补的原则,列出了新型环保水合物蓄冷的工质对。最后指出了工质匹配研究中应该注意的问题,对水合物蓄冷走向实用化作了展望。     

HFC32/HFCl43a/HFCl34a在空调/直接式蓄冷空调循环中替代HCFC22的研究

提出探讨了一种有希望替代HCFC22的三元混合工质—HFC32／HFCl43a／HFCl34a。理论制冷循环和水合性能分析表明。在推荐组成下该物系的热力学性质与HCFC22基本相当,理论制冷循环GOP和容积制冷量均略优于HCFC22,在空调循环蒸发工况下能够形成气体水合物。     

HCFC22/HFC152aPVTx性质实验研究

引言 HCFC22/HFC152a是近年越来越受到重视的一种近共沸混合工质。采用该混合工质作为制冷剂以替代现用的CFC12具有许多优点:首先从保护臭氧层、减少温室效应的角度看,这种混合物对大气臭氧层破坏势(ODP值)和温室效应(GHP值)均比较小;第二,在HFC152a中加入适量的HCFC22可以达到对HFC152a可燃性的抑制作     

二元致冷剂气体水合物相平衡计算

本文在测定 ＨＦＣ１５２ａ／ＨＣＦＣ１４１ｂ和 ＨＦＣ１３４ａ／ＨＣＦＣ１４１ｂ 二元气体水合物相平衡数据的基础上［３］,建立二元混合气体水合物计算模型和方法。利用 Ｗｉｌｓｏｎ活度系数理论和Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附理论建立了水合物相各组成的逸度计算模型,并依据水合物中客体分子的逸度平衡条件进行了混合水合物的相平衡计算。计算结果正确地表征混合气体水合物相平衡特性,并与实验数据较精确吻合。     

致冷剂简单气体水合物相平衡计算

本文从统计热力学理论出发,结合ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ－Ｐｌａｔｔｅｅｕｗ理想固溶休假设。给出ＨＦＣ１５２ａ和ＨＣＦＣ１４１ｂ简单气体水合物相平衡计算模型,并进行计算。计算结果与实验数据进行比较,很好吻合,正确反映了简单致冷剂水合物的相平衡规律。本研究为进一步混合气体水合物相平衡计算打下基础。     

多元混合工质及纯质的PVTx实验研究

多元混合工质及纯质的ＰＶＴｘ实验研究王怀信，高志明，马一太，刘靖，赵凤亭（天津大学热能研究所天津３０００７２）关键词代用工质，ＰＶＴｘ特性以ＨＣＦＣ２２、ＨＣＦＣ１２４及ＨＦＣ１５２ａ为组元的混合工质是ＣＦＣ１２有希望的灌注式替代物。其中ＨＣＦＣ１２...     

Modeling the properties of methane + ethane (Propane) binary hydrates,depending on the composition of gas phase state in equilibrium with hydrate

The properties of methane + ethane and methane + propane hydrates of cubic structures sI and sII are theoretically investigated. It is shown that the composition of the formed binary hydrate strongly depends on the percentage of a heavier guest in gas phase. For instance, for a 1% molar ethane concentration in gas phase, even at a low pressure, ethane occupies 60% large cavities in the hydrate sII, and as the pressure grows to 100 atm, it occupies 80% large cavities at a low temperature. The tendency remains the same at a temperature of higher than the ice melting point, but the methane concentration in the hydrate decreases to 30%. In the structure sI, the influence of the component composition of the gas mixture on that of the formed hydrate is less evident. However, in this case, calculation showed also that for a 1% molar ethane concentration in gas phase, ethane molecules occupy from 8 to 10% large hydrate cavities, depending on the pressure. This work is concerned with modeling phase transitions between cubic structures sI and sII of methane + ethane binary hydrates in view of incomplete occupation of cavities in the hydrate by guest molecules. For an ethane concentration under 2% in the gas mixture, the structure sII becomes more thermodynamically stable than the structure sI. However, as the ethane concentration grows to 20% in the equilibrium ice-gas-hydrate and to 40% in the equilibrium water-gas-hydrate, the structure sI becomes more thermodynamically stable. Hence, for low ethane concentrations in a gas mixture, the structure sI can be formed only as a metastable phase. Phase equilibria of methane hydrate sI and mixed methane + propane hydrate sII are considered, depending on the gas phase composition. Similar results are obtained for this equilibrium; this can evidence simultaneous formation of hydrates sI and sII at low propane concentrations.     

HFC32+HFC227ea/DMF吸收式制冷循环热力性能分析

综合考虑工质热力学性质及环境友好性等多方面因素,提出将非共沸混和制冷剂HFC32+HFC227ea替代HCFC22用于吸收式制冷系统。用UNIEAC模型确定组分活度系数,在质量守恒、能量守恒及相平衡原理基础上,对HFC32+HFC227ea/DMF新型吸收式制冷循环性能随工况的变化进行了理论分析,并与HCFC22/DMF循环进行比对。结果表明,当HFC32和HFC227ea以适当比例混合用于吸收式制冷循环时,完全能达到HCFC22所能达到的性能。     

二氧化碳-甲烷混合气体水合物四相区实验研究

以水合物的形式封存CO₂和置换海底的天然气（CH₄）水合物需要对CO₂-CH₄混合水合物的四相平衡状态及数据有清楚的了解。本文通过实验和模型计算对不同组分的CO₂-CH₄混合水合物的较高四相区（Q2）相平衡进行了测定和表述。实验温度范围为273.16～297 15 K,压力范围分为0～10 MPa。四相区的温度压力范围分别是283.51到287.04 K和4.74到8.37 MPa,甲烷的摩尔组份为0～0.225。结果揭示了相平衡温度和压力随着甲烷组分而变化情况以及四相区的范围和临界点,同时还给出了CO₂-CH₄混合气体水合物在四相状态下的融化开始和融化结束点。实验结果与热力学模型计算得出的CO₂-CH₄混合气体水合物相平衡结果进行比较,两者很好吻合,四相平衡区域的存在范围得以明确。     

CO2在气体水合物结构特性的固体核磁共振波谱与拉曼光谱实验研究

天然气水合物是蕴含着巨大能源潜力的非常规能源,2017年和2020年两次我国南海探索性试采的成功,加快了天然气水合物项目的进展。二氧化碳置换开采法,既能开发CH₄,又能封存CO₂。同时水合物法分离烟气中CO₂具有很好的应用前景,而CO₂在气体水合物的微观结构和特性尚不明确,实际应用存在一定的未知影响。为了考察其特性,利用13C固体核磁技术（NMR）和拉曼光谱（Raman）进行CO₂置换CH₄水合物、合成13CO₂-H₂-CP混合水合物实验表征,讨论CO₂在水合物中的定量问题,研究CO₂分子在笼型结构中的分布,探讨CO₂分子在气体水合物中的结构类型和特性。结果表明：（1）利用Raman费米低频共振1 277.5 cm-1峰积分得到CO₂在I型大笼（51262笼）的占有率为0.978 2,CH₄在Ⅰ型小笼（512笼）和大笼（51262笼）的占有率为0.059 3和0.009 5,水合数7.61,Raman费米高频共振1 381.3 m-1峰积分得到CO₂在51262笼的占有率为0.984 3,CH₄在512笼和51262笼的占有率为0.023 7和0.003 3,水合数7.70,CO₂几乎占满了大笼,CO₂气体的加入会导致水合物中,CH₄的大、小笼占有率均大幅度降低,置换后水合数略低于纯甲烷水合物,未标记的CO₂水合物在核磁中较难测出信号,CO₂气体置换后CH₄在小笼的占有率仅0.097 5,大笼占有率为0.317 2,两种方法差异主要原因为核磁的CO₂未出峰。（2）利用拉曼费米低频共振1 273.4 cm-1峰积分得到H₂、CO₂在512笼、CP在51262的占有率分别为0.124 8,0.304 2和0.997 8,水合数9.16;Raman费米高频共振1 380.6 cm-1峰积分得到H₂、CO₂在512笼、CP在51262的占有率分别为0.123 6,0.577 1和0.985 1,水合数7.12。13C标记CO₂分子在水合物中达到较好的固体核磁分辨率,首次确认CO₂在Ⅱ型小笼中的化学位移为124.8 ppm,计算得到CO₂的小笼占有率为0.783 1,CP的大笼占有率为0.971 8,水合数6.70,Raman高频频费米共振峰（1 380.6 cm-1）定量计算与13C NMR结果更接近。（3）对CO₂的13C NMR化学位移进行了归属,并结合Raman与13C NMR的对比分析,为CO₂水合物的13C NMR研究和拉曼定量提供参考。