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能源在人类发展与进步中占据着重要的位置。随着社会经济的发展以及人们对日益美好生活环境要求的提高,建筑领域所消耗的能源已经与交通、工业成为社会耗能三大主题。截止2018年底,中国建筑能耗已经占据社会总能耗的35%,而在建筑能耗构成中,空调、采暖能耗又是主体,占建筑总能耗的60%以上。
建筑本体设计节能、建筑用能设备节能以及采用高效的建筑用能供应系统,是降低建筑空调采暖能耗的三种重要途径。采用高能效的建筑供应系统得到越来越多的重视,其中热源塔热泵空调系统,利用低于冰点载体介质,实现冰点以下低温位能向高温位转移,工作稳定、效能高,具有广泛的应用前景与节能优势。前期研究主要集中在系统能效的提升方法,而忽略了热源塔中载冷剂对设备的腐蚀性的研究。因此本文主要针对热源塔热泵空调系统中的新型载冷剂的制备及特性进行了研究。本文的主要研究工作如下:
(1)通过掌握载冷剂的种类和性能及对热源塔热泵空调系统中载冷剂的性能要求进行探究,选用市场上已广泛应用于换热领域的化工原料三水合醋酸钠、六水合氯化镁和乙二醇按照不同的配比溶于水中,制备了六种适合热源塔热泵空调系统的新型载冷剂,并对其热特性进行了测试和分析。
(2)采用静态和动态腐蚀试验方法,详细考察和分析了热源塔载冷剂对热源塔系统所用材料(铜H65、铝3003和20#钢)的腐蚀行为。在静态腐蚀研究中,采用腐蚀失重法和极化曲线法研究了所制备的6种载冷剂对热源塔系统所用材料(铜H65、铝3003和20#钢)的腐蚀性能;在动态腐蚀研究中,采用腐蚀失重法考察和分析了铜H65、铝3003、20#碳钢在不同温度、不同流速下,分别在载冷剂YH6830、载冷剂BL3500、载冷剂HG3500中的腐蚀行为。
(3)开展了载冷剂中Cl-对4340钢的应力腐蚀研究,考察了4340钢在高温含氧水和载冷剂中Cl-离子联合作用下的应力腐蚀倾向及主要的影响因素等。结果表明:AISI4340高强钢在高温含氧水+Cl-环境中拉应力作用下主要的失效模式是载荷和腐蚀介质联合作用下导致的氧致应力腐蚀,对溶液进行除氧操作可以有效抑制氧导致的应力腐蚀而显著延长4340高强钢的使用寿命。
(4)采用极化曲线法,开展了缓蚀剂对热源塔系统载冷剂腐蚀行为的抑制性能研究,考察了苯并三氮唑对铜H65在载冷剂YH6830中、肉桂酸对铝3003在载冷剂BL3500中、UHCI对20#钢在载冷剂HG3500中的缓蚀作用,获得了相应的缓蚀效率,并就缓蚀机理进行了探讨。
建筑本体设计节能、建筑用能设备节能以及采用高效的建筑用能供应系统,是降低建筑空调采暖能耗的三种重要途径。采用高能效的建筑供应系统得到越来越多的重视,其中热源塔热泵空调系统,利用低于冰点载体介质,实现冰点以下低温位能向高温位转移,工作稳定、效能高,具有广泛的应用前景与节能优势。前期研究主要集中在系统能效的提升方法,而忽略了热源塔中载冷剂对设备的腐蚀性的研究。因此本文主要针对热源塔热泵空调系统中的新型载冷剂的制备及特性进行了研究。本文的主要研究工作如下:
(1)通过掌握载冷剂的种类和性能及对热源塔热泵空调系统中载冷剂的性能要求进行探究,选用市场上已广泛应用于换热领域的化工原料三水合醋酸钠、六水合氯化镁和乙二醇按照不同的配比溶于水中,制备了六种适合热源塔热泵空调系统的新型载冷剂,并对其热特性进行了测试和分析。
(2)采用静态和动态腐蚀试验方法,详细考察和分析了热源塔载冷剂对热源塔系统所用材料(铜H65、铝3003和20#钢)的腐蚀行为。在静态腐蚀研究中,采用腐蚀失重法和极化曲线法研究了所制备的6种载冷剂对热源塔系统所用材料(铜H65、铝3003和20#钢)的腐蚀性能;在动态腐蚀研究中,采用腐蚀失重法考察和分析了铜H65、铝3003、20#碳钢在不同温度、不同流速下,分别在载冷剂YH6830、载冷剂BL3500、载冷剂HG3500中的腐蚀行为。
(3)开展了载冷剂中Cl-对4340钢的应力腐蚀研究,考察了4340钢在高温含氧水和载冷剂中Cl-离子联合作用下的应力腐蚀倾向及主要的影响因素等。结果表明:AISI4340高强钢在高温含氧水+Cl-环境中拉应力作用下主要的失效模式是载荷和腐蚀介质联合作用下导致的氧致应力腐蚀,对溶液进行除氧操作可以有效抑制氧导致的应力腐蚀而显著延长4340高强钢的使用寿命。
(4)采用极化曲线法,开展了缓蚀剂对热源塔系统载冷剂腐蚀行为的抑制性能研究,考察了苯并三氮唑对铜H65在载冷剂YH6830中、肉桂酸对铝3003在载冷剂BL3500中、UHCI对20#钢在载冷剂HG3500中的缓蚀作用,获得了相应的缓蚀效率,并就缓蚀机理进行了探讨。