气体水合物蓄冷系统的应用基础研究

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1、气体水合物蓄冷系统的应用基础研究AppliedBasicResearchinGas-hydrateCoolStorageSystem研究生：熊伟指导教师：王子彪教授学科专业：建筑与土木工程二〇一五年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文气体水合物蓄冷系统的应用基础研究作者姓名：熊伟入学年份：2013年9月指导教师：王子彪教授学科领域：建筑与土木工程申请学位：工程硕士所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2015年10月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：答辩委员会组成：关雁鸣张培红张晓明郭海丰李刚论文评阅人：史勤张晓

2、明II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文摘要I摘要气体水合物蓄冷空调系统在蓄-释冷循环中，存在结晶效率低、蓄放冷时间长的不足，离实际工程应用还有一定的差距。而在我国大中型城市里，用电高峰期空调用电占到总量的20%，绝大多数的空调系统都是和现有国家峰谷电价不相符合的常规空调，需要从技术层面和使用价值两个方面对气体水合物蓄冷空调进行基础研究和应用推广。针对制冷剂气体水合物蓄冷技术生成及分解的技术难题，根据水合物晶体成核动力学，从微观角度阐明成核和生长原理，建立水合物降压分解的数学模型。结合生长动力学、晶体成核理论和化学平衡原理，研究气体水合物促晶措施对过冷度和诱导时间的影响，创建各

3、影响因子耦合作用的数学框架。基于多相混合热质交换原理，建立气液和液液交界面处的热质互换模型，对交界层进行凝固/融解循环动态仿真模拟，交界层引入多孔介质材料，剖析多孔类介质对水合物热质传递的强化机理，得出了石墨多孔介质对水合物有促进作用的结论，多孔的特性以及石墨较好的导热能力都是有利因素，石墨层最佳厚度是2mm。以间接接触式静态蓄冷空调装置为实验平台，确定压力和温度对水合物蓄放冷过程影响的控制策略。利用R134a和R141b按照15%和85%比例的二元混合制冷剂气体水合物蓄冷系统，以某大学数据中心为例，利用热管-气体水合物蓄冷系统对其进行节能设计，得出水合物蓄冷空调的应用价值和节能潜力

4、。改造之后相比改造前使用的六台大金分体式空调节能20%，系统综合能效比COP达到了4.5，提出自然冷却能效比FCE(FreeCoolingEfficiency)的概念，该参数为自然冷却用电Lfree与自然冷却全部冷量Lcooling的比值，反映了自然冷却的综合能效比。该改造项目也探讨了普适性的节能改造的意见和建议，并对数据中心进行节能改造的合同能源管理机制探索。最后结合气体水合物蓄冷的实际和特性，考虑了电厂、用户在电价政策上的反映，通过需求侧管理DSM的经济性分析，得出峰谷电价比在4:1以上时水合物蓄冷空调系统能够得到比较好的推广应用。关键词：气体水合物；多孔介质；过冷度；经济性；数

5、值模拟II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIAbstractTherearesomeshortcomingsinthecoolstorage-releaseprocessesinthegashydrateairconditioningsystem,theyarelowcrystallizeratioandlongtimeforcoolstorage,whichmakesitisdifficulttoapplytotherealitems.Asenergyisthekeyresourcesofeverycountry,inChinawhenitcomestoth

6、eelectricityusingsummit,theair-conditioningaccountsfornearly20%ofthetotalelectricityuse,andmostoftheairconditionersarethosenotenergysavingones,whichdisobeythepolicyofvalley-summitelectricityprice.Soit’surgenttoimprovegashydratetechnologyinbothtechnicalwaysaswellasmarketingandpopularizedapplicat

7、ion.Totacklewiththetechnicalproblemsoftheformationanddecompositionofrefrigerantgashydratecoolstorage,subjectgroupclarifythenucleationandgrowththeoryfrommicrocosmicpointofviewthatbasedonhydratenucleationkinetics,arelatedequationofu