左启蓉等-上海理工大学-受限小通道内TBAB水合物可视化流动生成实验研究

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Session 5 - Oral 10

受限小通道内TBAB水合物可视化流动生成实验研究

左启蓉,高明,章立新,杨亮

上海理工大学 能源与动力工程学院

摘要:水合物开发利用技术在不断地发展,但由于水合物反应速率慢、生成压力高,其利用技术还未实现工业应用。TBAB(四丁基溴化铵)可以在常压下生成半笼型水合物,并且具有较高的储能密度,可应用于蓄冷技术。小通道具有换热效率高的特点,可以更加高效地生成水合物,同时小通道也更容易发生堵塞,因此本文选用内径分别为1mm、2mm和3mm的石英管作为测试管道,以可视化手段观察了水合物流动生成的晶体形貌和团聚形态,研究了溶液浓度、流速、过冷度和管径对水合物形貌、堵塞时间和团聚过程的影响。实验发现相同过冷度下低浓度TBAB(10wt%~20wt%)形成的单晶水合物致密度较低,水合物前端呈现针形或剑形,以有利于质量与热量传递的形态继续生长,高浓度TBAB溶液(30wt%~40wt%)生成水合物晶体严密,尖端效应明显减弱;对于浓度较低的TBAB溶液,流速的增加可以加快新晶核的形成,同时也抑制了大尺寸晶体的生长,调整流速可以有利于获得不同粒径尺寸的浆体溶液;对水合物的生长与团聚过程进行整理,建立了生长和团聚过程微观物理模型,发现TBAB水合物晶体初始形态包括球形与柱形,单晶形貌演变过程类似。通过试验可以初步确定实现连续生成水合物的最佳溶液浓度及流速范围,对开发高效并连续的水合物生成工艺以及研究小通道内水合物的堵塞具有参考意义。

关键词:TBAB水合物,形貌,小通道,流动


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  • 感谢您的精彩汇报,因为看到生成温度都在0摄氏度以下,请问如何使用可视化设备去判别大过冷度条件下的冰和水合物晶体? 还想请教您一个实验的技术性问题,请问可视化设备表面冷凝水的问题是怎么处理的,因为这个问题很干扰观察。


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  • 向左转嘿 向左转嘿
    2021-12-21

    您好!

    1.首先我们在静止状态下进行了对比实验,在同样的实验条件下,水合物在生成的很长一段时间后,纯水没有结冰。并且在水合物前期实验中,水合物生成后,会将恒温系统温度调至0˚C以上,相平衡温度以下的温度,保持半小时以上,晶体没有溶解我们认为生成的是水合物而不是冰。

    2.实验过程中,对有机玻璃箱四周,我们直接用保温棉包裹。有机玻璃箱的底部肯定会存在起雾和冷凝水的情况,起雾的话,我们对底部喷涂了防雾剂。同时增加底部玻璃的厚度,当厚度足够的时候,外表面的温度与环境温度的温差可以有效减小。虽然不能完全避免,但是不会特别影响拍摄。


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  • 向左转嘿 向左转嘿
    2021-12-21

    您好!

    1.首先我们在静止状态下进行了对比实验,在同样的实验条件下,水合物在生成的很长一段时间后,纯水没有结冰。并且在水合物前期实验中,水合物生成后,会将恒温系统温度调至0˚C以上,相平衡温度以下的温度,保持半小时以上,晶体没有溶解我们认为生成的是水合物而不是冰。

    2.实验过程中,对有机玻璃箱四周,我们直接用保温棉包裹。有机玻璃箱的底部肯定会存在起雾和冷凝水的情况,起雾的话,我们对底部喷涂了防雾剂。同时增加底部玻璃的厚度,当厚度足够的时候,外表面的温度与环境温度的温差可以有效减小。虽然不能完全避免,但是不会特别影响拍摄。


    一朵大冬瓜:

    感谢您的精彩汇报,因为看到生成温度都在0摄氏度以下,请问如何使用可视化设备去判别大过冷度条件下的冰和水合物晶体? 还想请教您一个实验的技术性问题,请问可视化设备表面冷凝水的问题是怎么处理的,因为这个问题很干扰观察。


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