天然气水合物形成条件的实验研究与理论预测

利用可视化高压流体测试装置在273.58-288.96K的温度范围内测量了甲烷和合成天然气（甲烷，乙烷和丙烷的混合物）水合物的形成条件。实验结果表明，温度越高，水合物形成的压力越高，而且压力的增加率越大。根据van dew Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论，应用气体不合物相平衡计算数学模型对实验体系水合物的形成条件进行了预测计算，取得了较好的结果（甲烷水合物相平衡温度的平均相对误差为0．1554％，合成天然气相平衡温度的平均相对误差为0．2403％）。     

气体水合物生成条件研究

建立了一套可视化气体水合物测试系统。利用该系统在264．76－288．96K温度范围内测定了合成天然气在纯水和乙二醇水溶液中水合物的形成条件。根据Van der Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论和Moshfeghian-Maddoc模型，给出了水合物相平衡计算模型。水合物形成温度的计算结果与实验结果的平均相对偏差仅为0．22％，说明该模型可较好地预测实验体系的水合物形成条件。     

一种水溶性离子液体作为吸收工质的热工特性研究

 在能源及制冷技术领域,高性能的吸收式能量转换系统的开发有待在循环介质方面寻求突破。离子液体因具有“零”蒸汽压、呈液态的温度区间大、稳定、不易燃、室温下可流动等特性,有可能成为优于目前常规的金属盐类（如LiBr等）吸收剂,并与水构成新一代性能优良的吸收工质对。文中采用水溶性离子液体［BMIM］BF₄和［BMIM］₂SO₄作为研究对象,对它们的热稳定性、流动性、水溶液蒸汽压等进行了实验测试和分析,初步研究了这两类离子液体热工特性,为进一步研究用离子液体作为吸收工质的吸收式热泵和制冷循环提供基础。     

微型燃气轮机冷热电联供系统的能耗特性分析

在介绍微型燃气轮机冷热电联供实验系统的基础上,利用热力学基本理论对系统在额定工况下的补燃和不补燃两种情况下能耗特性进行了分析,并对联产系统和分产系统的能耗特性及燃料节约率进行计算。计算结果表明,联产系统的一次能源利用率在文本所计算的工况下具有一定的优势。     

垂滴法测量CO2与不锈钢表面的接触角

为测量CO₂与固体表面的接触角, 研制了一台可视化的高压测试釜, 并搭建一套完整的恒温控制系统. 实验中使用垂滴法表现不同温度液体CO₂在其蒸气环境中与不锈钢表面的接触角. 液滴图像被工业摄像机采集到计算机中, 利用3次样条的主动轮廓线法计算接触角的大小. 根据实验结果给出了一组可靠的接触角测试数据, 实验数据表明CO₂对不锈钢表面具有良好的浸润性, 而且该方法可以作为高压液体与固体表面接触角测量的一套标准测试方法.     

微燃机冷热电联供(CCHP)系统产品成本分析

微型冷热电联供系统的产品成本是系统运行经济性的主要影响因素,不同的流成本的定价方式对产品的成本确定有较大的影响。在建立了微型燃气轮机关联矩阵的基础上,利用传统的成本定价原则和能级分析定价原则分别计算了系统在充分补燃和完全不补燃情况下的的产品成本,定量地分析了两种不同定价方式对系统产品成本的影响。     

机械泵驱动冷却回路在模拟航天温度边界下散热能力分析

 对机械泵驱动两相冷却系统在模拟太空工作的边界问题条件下散热能力和工作特性进行实验研究,从而得到结论：当系统的热负荷较小而边界温度较低时,放热量变大使系统平均温度降低,造成蒸发段温度无法控制,冷凝器的温度也可能会降到低于工质的凝固点冻结,冷凝段管路也将因固态工质堵塞而无法循环,此时需采取降低储液器设定温度的方法来减小系统的放热量。当系统的热负荷较大而边界温度较高时,系统在冷凝器的放热量较小而使得热负荷无法完全释放时,系统的平均温度上升,造成泵的入口温度达到工质的饱和温度,产生的气泡有可能会对机械泵内的部件产生气蚀,并引起机械泵工作不稳定,无法保证设定的流量循环。实验结论为该类系统的设计与应用提供了可靠的依据。     

HCFC141b气体水合物水平换热管外生长特性研究

通过自建的可视化气体水合物反应实验台,对质量分数为0.2%的SDS(十二烷基硫酸钠,分子式为C12H25SO3Na)水溶液和HCFC141b在单根水平换热管外生成气体水合物的过程进行了可视化观测,通过照片和采集的温度值对水合反应的过程特性进行了描述,发现气体水合物和冰的生长形态完全不同,它不是围绕着换热管生长,而是沿着固体表面(换热管表面)渗透到制冷剂相中生长.采用表面自由能理论进行机理分析表明,其原因在于水溶液在表面张力的作用下可以沿着换热管表面自发渗透到制冷剂相中.据此可以认为,在间接接触换热式气体水合物蓄冷系统中,如果在换热器外增加垂直金属翅片,将有利于改进气体水合物的生长过程.     

表面活性剂对气体水合物生成过程的影响

在玻璃试管中就添加物和铁丝对HCFC141b（CH3CCl2F,R141b）水合物生成过程的影响进行了观察研究.首次发现铁丝与十二烷基苯磺酸钠的适当组合可以促使R141b水合物快速结晶成核和生长,并就它们对R141b水合物生成过程的影响机理作了进一步探索,发现：在恒温槽温度一定时,阴离子表面活性剂种类和铁丝与试管壁面的接触点共同决定了R141b水合物的最初结晶成核位置;阴离子表面活性剂种类决定了结晶成核后水合物的生长区域;十二烷基苯磺酸钠水溶液浓度越高,R141b水合物的生长越快;一水合草酸钾对R141b水合物的生成过程则没有明显影响.     

纳米粒子悬浮液中分散剂选择的实验研究

针对纳米粒子比表面积大、表面能高、在水中易自动团聚下沉的特点,提出了选择分散剂的一些建议,并对体积分数为2%、4%、5%、8%的纳米Cu、Ag、TiO2粒子悬浮液分别进行了实验.结果表明:将聚乙烯醇和十二烷基苯磺酸钠配合使用能够有效地将各种体积分数的纳米Cu、Ag粒子稳定分散在水中;但是无论是聚乙烯醇,还是十二烷基苯磺酸钠都不能使体积分数为8%的TiO2粒子稳定悬浮在水中;在实验范围内,纳米铜粒子的体积分数对悬浮液的稳定性影响不大.