基于压缩式循环的CO2水合物蓄冷系统SDS强化实验研究

周 琦 谢应明 孙嘉颖 吴康龙 吴乾坤

(上海理工大学能源与动力工程学院 上海 200093)

水合物蓄冷技术是一种潜热蓄冷的储能方式，利用蓄冷介质在一定的温度、压力条件下，与水发生水合反应形成水合物，从而存储冷量。CO2水合物具有蓄冷效率高、化学稳定性强、环保高效且来源广泛等优点，可作为新型蓄冷介质，引起国内外学者的高度重视。此外，CO2水合物技术还被应用于海水淡化[1-2]、置换并开采CH4水合物[3-4]、捕获封存与运输[5]等方面。

实际工程中，CO2水合物的生成压力较高[6-7]，自然生长速度慢，需成本较高的高承压、高密封装置，因此，降低CO2水合物的生成压力、提高水合物的生成速率[8-9]便成为研究的重点。最常见的强化措施有添加剂法，包括热力学促进剂、纳米流体、离子液体以及表面活性剂[10-11]等。其中，十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂的典型代表，能起到降低表面张力，强化水合物生成的效果，且化学体系稳定、经济性高，更易推广使用。余汇军等[12]测定了CO2水合物在一定质量浓度的表面活性剂下的相平衡点，最佳质量浓度为255 mg/L。刘妮等[13]研究发现纳米粒子可以增强溶液的传质传热，并可增加溶液的黏度，两者处于耦合状态时，对CO2水合物的生成特性影响最佳。A. Kumar等[14]以石英砂为填充物时，研究发现SDS的加入显著提高了CO2水合物转化率。A. Joshi等[15]提出在TBAB的基础上添加SDS时，生成的温压条件变化不显著，原因是SDS主要促进水合物生成的动力学特性，对热力学特性作用甚微。但针对单一的SDS浓度对CO2水合物蓄冷特性影响的实验研究很少，因此本文将对此进行详细实验，并探究最佳实验工况。……