HCFC22气体水合物相平衡实验研究

    蓄冷空调技术是均衡夏季峰谷用电负荷的有效手段,其中蓄冷介质的选择对系统能效和技术经济性有着重要影响.目前国内外蓄冷空调系统中采用的蓄冷介质主要是冰,少量系统采用水、冰水(冰晶或冰泥)或优态盐(共晶盐)等,它们分别存在能效低、蓄冷密度低或腐蚀性强的缺陷.正在研究开发中的新型蓄冷介质制冷剂气体水合物[1],不仅具有与冰相当的蓄冷密度和高于冰的传热性能,而且可在较高温度(5～13℃)下相变,保证系统能效.不仅如此,以制冷剂气体水合物为蓄冷介质还可形成直接接触式蓄放冷循环,免除换热器及传热热阻,进一步提高能效.研究空调主导工质HCFC22(CHCIF2)及其替代物的气体水合性能,对研究开发直接接触式蓄冷空调技术具有重要意义.

　　文献[2]和[3]分别给出了HCFC22水合物的四相点,数据不尽一致,尚未见到关于Q1Q2线(制冷剂气+水合物+水的三相平衡线)的实验报导.本文进行HCFC22气体水合物相平衡实验研究,旨在为直接接触式蓄放冷循环研究提供基础数据,并为HCFC22替代物的水合特性研究提供比较基础.

    1　实　验

    1.1　实验装置

　　制冷剂气体水合物相平衡实验装置是在原PVTx装置[4]基础上改装而成的.图1为装置简图,包括低温装置、恒温系统、蓄冷容器、温度测量系统、压力测量系统和真空机组与天平配样系统.温度、压力测量范围为243～370 K和真空～6 MPa,覆盖了制冷剂气体水合物相图上的温度压力的全部可能范围.

　　低温装置由制冷机组和低温调温槽组成,调温槽以乙二醇溶液(质量比1∶4)作为恒温介质.低温恒温槽中的恒温介质也是乙二醇溶液,中温恒温槽中恒温介质为蒸馏水.恒温槽设有观察孔用于试样状态观察和拍照,采用JWT 702型精密温度控制仪控温.

　　温度测量系统包括一等标准铂电阻温度计、QJ 18a型测温双臂电桥、AC 15/5型检流计、WYJ-45A型晶体管直流稳压电源等.

　　测压系统由薄膜压力传感器、油气分离器、一级活塞式压力计、氮气源、压力微调、薄膜式传感器及薄膜位置检测器、U型压力计、大气压力计等组成.

　　试样的压力通过压力传感器传递至氮气管路,传感器两侧压力平衡由检测器控制.氮气的压力在表压0.1～6 MPa的范围采用JS1-60型一级活塞式压力计测量,表压98 kPa以下的范围则由U型压力计来测量.温度压力基本测量精度分别为0.028 kPa和1.4kPa.真空机组由机械泵和扩散泵组成,最高真空度可达1.33×10^-3Pa.配样用TG-31一级天平量程为1kg,分度值为0.5 mg.

　　蓄冷容器如图2所示,由柱形不锈钢本体两端加石英玻璃组成.透过视窗,可观察到气体水合物的生成过程.