实验研究了环戊烷水合物形成过程,实验结果表明水合物相变过程包含降温、晶核诱导、水合物快速生长和水合物缓慢生长几个过程,其中晶核形成诱导期和生长期呈现出随机性的特点.水合物的形成首先出现水-环戊烷的的界面处,并向下生长.在水合物形成的最后阶段,水合物沿着铜管爬升生长,充满整个蓄冷器

对制冷工质进行了比较分析。选择了制冷工质,在此基础上构建了低温保存箱制冷实验系统,并对该制冷系统的工作特性和保存箱的温度特性进行了测试。实验结果表明,利用R404A作为制冷循环工质,系统启动后1.7 h,保存箱内的环境温度下降到-43℃,达到了设计要求,系统工作稳定、可靠。

制冷剂水合物是一种理想的蓄冷工质,但存在诱导时间长、生长速度缓慢、随机性大的问题。为实现静态条件下水合物的快速稳定生成,试验研究了铜丝、表面活性剂T80、Span80和助表面活性剂正丁醇(n-BA)对HCFC-141b制冷剂水合物的生成促进作用。T80、Span80、n-BA和铜丝共同作用促进了HCFC-141b水合物在静态系统中快速形成,水合物形成平均诱导时间约为8.6min,克服水合物形成随机性大的问题。水合物形成重复性好,生成的水合物密实。

制冷剂水合物蓄冷可调节能量供需、移峰填谷，但存在两相溶解度低、结晶成核时间长等问题。基于复合相变材料步冷曲线和金属强化传热理论，选取相变温度稍高于HCFC-141b 的脂肪烃类低共熔有机物正癸酸/ 十二醇复合相变材料以及具有高表面自由能的金属铜，在其协同作用下优化HCFC-141b 水合物成核区、提高水合相变速率。结果表明，正癸酸/ 十二醇复合相变材料相变温度为11.1 ℃、过冷度为3.0 ℃；其水合体系在静态条件下极易快速分层，需改进搅拌方式实现分段乳化，且由于晶体颗粒可为水合物提供更多成核点，水合物生成诱导时间（纯水体系〉230 min）缩短至100.2 min；在铜丝的协同作用下进一步增强两相传热，诱导时间最低可达23.3 min，且体系稳定性高、水合物密实，复合相变材料最佳质量浓度为3%。