直接接触式气体水合物蓄冷特性的理论及实验研究

【摘要】：随着我国市场经济的快速发展，电力紧缺已成为制约国民经济发展的瓶颈。一方面电力的需求越来越大，另一方面，电力使用的不平衡，峰谷负荷差不断增大，资源得不到有效利用。空调蓄冷技术就是利用夜间低谷用电时段的电力储存冷量，在白天用电高峰时释放这些冷量作为空调冷源，因而蓄冷空调能够有效地“移峰填谷”，均衡电网的供电负荷。 气体水合物蓄冷技术，因其相变潜热与冰相当，相变温度在5～13℃之间，与常规空调兼容性好，化学稳定性好等优点，是公认的前景广阔的新一代蓄冷空调技术。 论文首先对空调蓄冷的背景和蓄冷技术方法进行了介绍，接着详细说明了直接接触式气体水合物实验台的搭建方法、系统测试和数据采集原理。直接接触式气体水合物蓄冷实验台包括制冷系统，可视化水合物反应罐，可视化水合物储存罐和空调末端放冷系统。该实验台具有以下特点： 1．国内首例具有实用意义的直接接触式气体水合物／二元冰蓄放冷实验装置，采用直接接触式提高了换热效率，气体水合物反应速度快，蓄冷密度高。 2．系统采用了可视化设计。在反应罐、储存罐、斜管等处敷设透明玻璃，能够直接观测到气体水合物的反应过程、储存及释冷过程，并可摄像记录。 3．实验台测试系统采用组态软件进行二次开发，自动化程度高，整套装置设计紧凑，实用性强。 论文第四章对气体水合物的晶体结构和热力性质进行了研究，并对气体水合物的相平衡、直接接触式气体水合物反应的传热传质等问题进行了理论探讨。第五章则通过采用制冷剂R11进行水合物蓄冷实验，对喷头的形式、位置、制冷剂流量及不同浓度的乙二醇表面活性剂对气体水合物蓄冷过程的影响进行了详细的分析。实验得出结论如下：(1)对喷喷头的综合换热效果最好；(2)制冷剂流量增大可使水合物反应速度加快；(3)加入表面活性剂乙二醇后，气体水合物的临界分解温度下降，成核温度也要降低，诱导时间缩短，成核过冷度要比未加入表面添加剂时增大。水合物生成过程温度相对平滑，水合物冰晶较细，核化点容易形成，气体水合物生长的更加致密结实。 论文最后对水合物蓄冷实验研究进行了总结和展望，对实验过程中出现的问题提出了自己的合理化建议。