笼形水合物生长期特性实验研究

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1、分类号学校代码：11078UDC密级学号：2111516142广州大学学位论文（终稿）笼形水合物生长期特性实验研究ExperimentalStudyontheGrowthPeriodPropertiesofClathrateHydrate李超学科专业（领域）：建筑与土木工程研究方向：供热、供燃气、通风及空调工程论文答辩日期：2018.05.26指导教师（签名）：答辩委员会主席（签名）：答辩委员会委员（签名）：广州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行

2、研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日广州大学学位论文版权使用授权书本人授权广州大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权广州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位

3、论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日广州大学硕士学位论文笼形水合物生长期特性实验研究专业：建筑与土木工程硕士生：李超指导教师：周孝清陈奇良摘要随着能源问题的日益凸显，蓄冷技术的应用越来越受到重视。理想的蓄冷介质是帮助蓄冷技术快速推广的关键。笼形水合物作为蓄冷介质的优势在于相变温度在5~12℃之间，能很好地契合常规空调系统，而不需要双工况空调系统，不会因为蓄冷工况温度过低降低空调系统的能效比（COP）。同时，气体水合物单位体积蓄冷量接近或大于冰的单位体积蓄

4、冷量，可以有效减少蓄冷容器体积。本文基于笼形水合物工程应用中的蓄冷效率和经济性，针对各种促进剂对HCFC-141b（一氟二氯乙烷）笼形水合物生长期内生长速率的影响进行了一系列实验研究，并对HCFC-141b水合物的热物性进行测量，为笼型水合物应用于实际工程提供实验依据。首先，文章通过对比添加0.1wt%的动力学促进剂——十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠和全氟烷基醚醇铵盐型阴离子Intechem-01（FC-01）和热力学促进剂——四氢呋喃（THF）和四丁基溴化铵（TBAB）在3℃静态条

5、件下，对HCFC-141b笼形水合物生长期内的促进作用，选出促进效果最佳的动力学促进剂，使用XRD对实验生成的固体成分进行分析确定，并通过粒径测试和表面张力测试进行进一步分析。然后，对不同浓度的FC-01对HCFC-141b水合物的生长期内生长速率的影响进行了研究，得出促进水合物生长的最佳浓度，并通过表面张力测试加以分析。接着，研究对比了不同质量配比的主、客体材料对HCFC-141b笼形水合物的生长速率的影响。最后，采用差示扫描量热法（DSC）和冷却法测量HCFC-141b水合物的相变潜热，自行

6、搭建冷却装置并通过HotDisk对HCFC-141b水合物的导热系数进行了测量分析。研究结果表明，3℃时，添加0.1wt%的FC-01在静态制备HCFC-141b水合物实验中表现出更好的生长促进效果，并通过XRD测试分析添加FC-01的样品内的固体，确定其为Ⅱ型的HCFC-141b水合物。通过粒径分析得出添加FC-01能让HCFC-141b/H2O的混合体系具备更好的分散效果和稳定性，且其粒径能长时间稳定在350nm左右，能为水合反应提供更多反应场所，提高蓄冷效率。对比不同浓度FC-01对HCF

7、C-141b水合物生长期内生长速率的影响，发现在3℃当FC-01浓度为0.06wt%时，HCFC-141b笼形I笼形水合物生长期特性实验研究水合物的生长速率最快。通过对0.1wt%的SDBS、SDS和FC-01水溶液的表面张力进行测试，发现FC-01对降低水的表面张力效果最佳，对不同质量浓度的FC-01水溶液进行测试，结果表明表面张力大小随着FC-01质量浓度的增加先是出现大幅下降，然后逐渐趋于平缓，表面张力大小基本稳定在21mN/cm左右，本实验最低至19.94mN/cm。HCFC-141b/

8、H2O质量配比实验中，当配比大于1:2.62即HCFC-141b过量时，笼形水合物具有相对更快的生长速率，且过量的HCFC-141b更容易分离，实际工程应用中可通过过量的客体材料来提升蓄冷速率。由于HCFC-141b水合物相变点在8.4℃且容易出现分相等因素，使用常温DSC无法准确测量HCFC-141b的相变潜热，采用自己搭建的实验装置通过冷却法测得其相变潜热为174.22J/g，更贴近于实际工程应用；采用自行设计-1-1的冷却装置通过HotDisk测得HCFC-141b笼形水合物的导热系数为0