蓄冷用制冷剂水合物生成的协同促进技术研究

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随着生活水平的提高,人们对空调系统的需求越来越大。空调的大量使用,进一步拉大了电网峰谷差,而空调蓄冷技术是实现电网“移峰填谷”的有效手段。制冷剂水合物作为一种蓄冷介质,虽然具有蓄冷密度大、蓄冷温度适中等优点,但同时存在着诱导时间长、过冷度大以及生成随机性大等问题。因此,制冷剂水合物生成促进技术成为了蓄冷空调领域的研究热点。本文通过实验测量制冷剂水合物生成诱导时间和蓄冷密度,研究了多种纳米材料及其复配体系对HCFC-141b水合物生成的协同促进作用。具体而言,本文工作可以分为以下几个部分:(1)选择不同粒径和浓度的氧化物纳米粒子Al2O3、Fe3O4、Cu O和Si O2并添加SDS,分别制备稳定的纳米流体。通过测量水合物生成诱导时间,研究纳米流体中HCFC-141b水合物的生成情况。实验结果表明,纳米流体对HCFC-141b水合物的生成具有促进作用,Al2O3、Fe3O4、Cu O和Si O2纳米粒子的最佳添加浓度分别为125ppm、75ppm、50ppm和125ppm。此外,粒径也是影响纳米粒子促进效果的重要因素,30nm是Si O2纳米流体缩短HCFC-141b水合物生成诱导时间的最佳粒径,此时,水合物生成诱导时间可缩短至40.7min。(2)利用混合量热法测量并计算了氧化物纳米流体中HCFC-141b水合物的蓄冷密度。在Al2O3、Fe3O4、Cu O和Si O2纳米流体的作用下,HCFC-141b水合物的蓄冷密度最高分别可达到208.76k J/kg、212.76k J/kg、199.83k J/kg和224k J/kg。由此可见,Si O2纳米粒子具有最高蓄冷密度。同样地,30nm是Si O2纳米流体提升HCFC-141b水合物蓄冷密度的最佳粒径。(3)研究氧化石墨烯(GO)及其与表面活性剂的协同作用对HCFC-141b水合物生成的影响。实验结果表明,在氧化石墨烯体系中水合物生成情况一般。100ppm GO体系中水合物生成诱导时间约为242.2min,平均蓄冷密度为173.85k J/kg。而在与AEO-9/OP-13协同作用下,HCFC-141b水合物诱导时间进一步缩短至47.8min和60.8min,平均蓄冷密度可以分别达到218.65k J/kg和215.46k J/kg。综上,本文研究了纳米材料及其复配体系对HCFC-141b水合物生成的协同促进效果,确定了快速促进HCFC-141b水合物生成的途径,为蓄冷空调技术的实际应用奠定了基础。
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