针翅换热管对气体水合物生长进程的强化

针翅换热管对气体水合物生长过程的强化摘要：采用针翅换热管和光管分别对冰、THF气体水合物以及HCFC141b气体水合物的生长特性进行对比研究。针翅管对冰、THF气体水合物和HCFC141b气体水合物的生长过程均具有良好的强化作用，内外双翅式针翅管比外翅式针翅管可以更大幅度地强化生长过程。关键字：气体水合物针翅换热管R141b0绪言气体水合物是由某些气体（或易挥发液体）和水形成的包络状晶体[1]，其重要特点是可以在冰点以上结晶固化，又称“暖冰”，其一般的反应方程为：作为新一代蓄冷介质，气体水合物克服了冰（蓄冷效率低）、水（蓄冷密度小）、共晶盐（换热效率低，易老化失效）等蓄冷介质的弱点：相变温度在4～15℃之间，适合常规空调冷水机组；熔解热约为270～464kJ／kg，蓄冷密度大（与冰相当）；易于采用直接接触式蓄、放冷系统，蓄冷和放冷过程的热传递效率高。其低压蓄冷系统的造价相对较低，因为被认为是一种比较理想的蓄冷方式[2]。不过，气体水合物蓄冷技术要想达到可以工程应用的要求，必须克服气体水合物诱导时间长、生长缓慢的缺点。针翅管（PinfinTube）是一种新型的三维强化管，瑞典、日本等将其应用于油冷却器和般用锅炉上，我国很早就在青岛引进了瑞典制造技术，并已国产化，已经应用于电厂等，出口德国等地[3]。作者认为，针翅换热管所具有的独特表面特性（表面积大，表面粗糙）可能有利于冰或气体水合物的结晶，为此，作者特在本文中采用针翅换热管和光管分别对冰、THF气体水合物以及HCFC141气体水合物的生长特性进行对比研究。图1即是本实验中所采用的针翅管，由四川惊雷科技股份有限公司加工制造，针翅是直接在基管上炮制。1实验装置与实验程序具体的实验装置说明详见[4]，冰和THF气体水合物的生长过程实验程序详见[5]，HCFC141b气体水合物的生长过程详见[6]。表1针翅强化管对冰的结晶-分解动力学特性的影响a棍换热管班过冷嚼度爪(涛℃雨)好诱导时疲间言(追min勒)索生长速喜度帆(折g/m团in)瞒光管吐2.0定240参1.5蝇针翅管嘉（外翅掀式）化1.0稳10着3.0池针翅管川（内外滋双翅式碍）辅0.5桌10课4.1a反应器垂直放置，冷媒流向由上向下，冷媒温度为-5℃；b指整个生长过程的平均生长速度表2针翅强化管对THF气体水合物的结晶-分解动力学特性的影响a姜换热管劫过冷驻度欲(劫℃护)超诱导时笼间恨(捧min浊)话生长速责度被(框g/m咽in)叠光管楼3.8刊10抽1.5愚针翅管会（外翅芬式）话4.4铅10丝3.0科针翅管搏（内外聋双翅式估）付3.6漂10唤3.5a反应器垂直放置，冷媒流向由上向下，冷媒温度为-5℃；b指整个生长过程的平均生长速度表3针翅强化管对HCFC141b气体水合物的结晶-分解动力学特性的影响a蚁换热管姿过冷献度客(僚℃萄)尽诱导时当间悼(矮min酿)费生长速厉度码(绘g/m竹in)房光管主6.4拥360脊2.9易针翅管垮（外翅状式）软6.4锅180矛6.0馋针翅管渣（内外糊双翅式青）从6.0途90粪6.5a反应器垂直放置，冷媒流向由上向下，冷媒温度从0℃以1℃/1h的速率降低到-5℃，SDS浓度为0.03%；b指整个生长过程的平均生长速度2针翅换热管对冰和THF气体水合物生长过程的强化通过实验观察发现，针翅管外冰或THF气体水合物的生长形态和光管外的生长形态是一样的，也是冰或THF气体水合物围绕换热管慢慢长厚，图像在此省略。针翅管对冰或THF气体水合物结晶动力学特性的影响如表1和表2所示。分析表1可以发现，与光管相比，冰在针翅片外生长的过冷度、诱导时间均有很大的降低，而生长速率则提高了一倍。由此可见，针翅管对冰的生长过程的强化作用是非常显著的。相比较而言，内外双翅式针翅管比外翅式针翅管的强化作用要更为明显，所以作者认为针翅管应用于冰蓄冷技术是完全可行的。墓分析黄表啊2等可以发典现，与烧光管相你比碍，搜TH痛F罗气体水碌合物在栽针翅管稍外的过号冷度、窜诱导时清间并没云有明显贴的变化利，但生酷长速率荷却增大曾了一倍冲。由此访可见，快针翅管温对青TH狸F柱气体水枝合物生漆长过程顾的强化毅作用主随要体现年于增大葛了生长兄速率，缝而对过致冷度和杆诱导时亲间的影赌响不大姓，作者奉认为原盯因在输于侮TH钢F触气体水薄合物在剑光管外械的过冷之度和诱删导时间债本身就裤比较小斧，降低慈的空间余有限。旷由种于朋TH逝F秀气体水预合物在永同等实持验温度驳下的生赶长速率痒要比冰移小，因烂此作者产认为采肚用针翅论管来加阳快娱TH垒F仪气体水盈合物的且生长速锐率是非习常有实少用价值础的。对称于针翅晨管本身河来说，功内外双船翅式针狡翅管比遗外翅式封针翅管散可以更皇大幅度银地加快于生长速汁率。柴3列针翅换仓热管莫对扇HCF旬C14伶1急b肌气体水屠合物生该长过程妨的强化伴通过实垦验观察杆发现，劫针翅管惩外辫HCF虫C14碧1莲b芦气体水摸合物的猪生长形渡态和光租管外的偏生长形贞态是一捉样的，舍也是在敲表面自米由能的文作用下款沿着换探热管向食下渗透都到液彩态盲HCF趟C14本1熔b枣中生长稠，具体永见器[6哭]壳。品针翅管寺对段HCF馋C14诸1问b械气体水嫁合物结誓晶动力倡学特性袍的影响削如哑表恰3泛所示。转分析望表堪3柴可以发像现，与吸光管相冈比姑，默HCF叹C14冈1烧b党气体水拉合物在岁针翅管繁外的过味冷度没遍有明显寸的变化庙，但诱屿导时间粪却有了驼明显的付减小，笨而且生遗长速率铜也增大贤了一倍形。由此救可见，玉针翅管柴对眉HCF弓C14钞1借b苍气体水们合物生俗长过程培的强化宿作用主古要体现夺于减少供诱导时卵间和增累大生长裙速率，湿而对过嚷冷度的灿影响不萄大，具腐体原因悄还有待弹于进一讲步的研滑究。由味于攀HCF据C14服1渴b硬气体水顺合物在出光管外柳的诱导纱时间非典常长（赵一般超伏过因360删mi乏n欺），而宾针翅管年正好可画以明显读改善这殖一缺点史，所以炊作者认忙为采用祝针翅管贞来强眼化智HCF帝C14殿1璃b查气体水瓶合物的替生长特泉性是非夹常有实系用价值转的。对殿于针翅泻管本身喝来说，伤内外双易翅式针奶翅管比屯外翅式所针翅管邪可以更糠大幅度皇地加快药生长速耗率和缩被短诱导烘时间。4总结插本文中灰作者将侦针翅强芝化管应铜用于冰纪、裳TH偏F皆气体水持合物以纷及棒HCF移C14汽1铁b层气体水库合物生减长过程首的强化奥研究中刊，取得倾了预期茧的良好柳效果。接冰的强云化生长抗实验研扑究表明殖，相对计于光管煌，针翅芳管可以纷大大降阳低冰的骨过冷度语、明显盒缩短冰狱的诱导骄时间并疏且显著殿地加快赢了冰的葱生长速隶率，因益而对冰交的生长称过程有失着明显旧的强化政效果鼠；址TH社F届气体水喊合物的私强化生描长实验处研究表效明，相角对于光凤管而言就，针翅崖管可以邮大大提蒸高蝶TH黎F抬气体水凭合物的掠生长速断率行；趟HCF腊C14吴1蒸b照气体水在合物的盈强化生幸长实验诊研究表角明，与廉光管相俘比，针陆翅管可婶以明显污缩狂短送HCF蒸C14苏1耍b验气体水盆合物的谈诱导时吗间并且缘大大加流快了它姻的生长纤速率。叙由此可嘉见，针鸣翅管对薄冰蜜、安TH餐F咱气体水梅合物拘和丝HCF嘉C14耗1拔b落气体水假合物的镜生长过给程均具滨有良好定的强化份作用。殃对于针连翅管本鹿身来说涌，内外掉双翅式畅针翅管需比外翅妖式针翅漂管可以米更大幅攀度地强爪化生长扣过程（阅减小过业冷度、蹲加快生输长速率双和缩短纪诱导时色间）。辽参考文鸭献渴1.D喷.W努.Di背vid老son沉,C地lat诞hra柴te兼Hyd按rat宜es,栏.啄Wat厘er-絮AC责omp央reh绑ens纹ive弓Tr虫eat功is速e柿（歌Edi炮ted咱by如Fe熄lix弦Fr杏ank痛s坦）叹.P稳len伤ium劈Pr兴ess秒,N翅ew碰Yor及k-L酒ond曾on,现197功3墓2爬.砖郭开奉华浮,汇舒碧腐芬况.肆空调蓄感冷及气桥体水合助物蓄塘冷岁.框制幼冷起,19奸95,鞋53(韵3):愁15-毁21馅3玉.纤钱颂文绕，朱冬纲生，李地庆领奇等冻.对管式换页热器强请化传热限技机术纷[M]免.辛翼北京，最化学工步业出版明社朝，或200惹3棚，波116筹4狭.找谢应明铅，郭开甜华，梁晋德青瑞等退.告气体水母合物融水冰快速恰成核与潮静态渗肝透生瑞长衔.姨驴中国科箱学酬B果辑雨-绪化雄学幕,20危0记4哄，太3药4直（翻5筑）刃，味375隔~38盏1相5.[吹5恐]呜谢应明柳，梁德总青，郭健开华虹等她.坝四氢呋踩喃水合岛物换热欠管外结叫晶分解爆动力学谦研冲究惧.时西安交梦通大学暴学报植，桐200钞5秀，箭3姥9霉（立3搬）滴，没313庆~31联6魂6.X涌ie,盗Y.M戒.,傍Guo复,K宅.H.耍,