李 荣 孙志高 宋 佳

(苏州科技大学环境科学与工程学院 苏州 215009)

1 引言

水合物是由水分子(主体分子)和水合介质分子(客体分子)在一定热力学条件下相互作用而形成的笼型晶体化合物。HCFC-141b 可以在常压和8.4 ℃(相平衡温度)条件下形成Ⅱ型水合物,相变潜热值达到344 kJ/kg,是一种潜在的蓄冷物质。目前水合物蓄冷技术还没有广泛的运用,主要是由于水合物的生成具有一定的随机性,成核诱导时间长,需要的过冷度较大等问题。因此,促进水合物快速、高效生成是实现水合物工业化应用的关键。传统的物理强化法,如搅拌、喷雾、鼓泡以及颗粒物表面等被广泛研究,取得了一定的研究进展。化学强化法也是常用的促进水合物形成方法,它通过添加化学促进剂改善水合物形成,化学促进剂包括热力学促进剂和动力学促进剂。相较于能降低水合物生成压力的四氢呋喃(THF)、四丁基溴化铵(TBAB)、环戊烷(CP)等热力学促进剂,动力学促进剂,如纳米颗粒、多孔介质、相变材料、表面活性剂、固体表面[1]等更有应用前景。

表面活性剂等添加剂是常用的水合物生成促进剂。李娜等[2]将T20/卵磷脂复配表面活性剂和T80加入到HCFC-141b 中制备成热力学稳定的HCFC-141b 微乳液,发现微乳液体系能促进HCFC-141b 水合物大量生成。在此基础上向体系中加入纳米粒子,利用其强化传热的特点可有效促进制冷剂气体水合物的生成,并且降低了水合物生成所需的过冷度。马鸿凯等[3]在 HCFC-141b 中加入表面活性剂Tween80、Span80、助表面活性剂n-BA 和铜丝等进行研究,发现其共同作用促进了HCFC-141b 水合物的快速形成,降低了水合物的诱导时间和随机性。……