水合物及其纳米复合物导热性能的研究

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	水合物及其纳米复合物导热性能的研究
	彭浩
导师	樊栓狮
	2006-06-08
学位授予单位	中国科学院广州能源研究所
学位授予地点	广州能源研究所
学位名称	硕士
关键词	水合物导热性能复合物纳米粒子
摘要	水合物的稳定性对于温度变化相当敏感，因此水合物的导热性能的研究是非常重要的。同时，由于水合物低导热的特点，有必要对其导热性能进行强化。本论文把纳米科技引入到水合物导热领域，开展了纳米粒子强化水合物导热的研究。考虑到自然界中水合物并不是单独存在的，常伴随有其它物质，如石英砂多孔介质，冰等，本论文还研究了水合物在复合体系中的导热性能。本论文的研究重点是水合物及其纳米复合物（即水合物－纳米粒子体系）的导热性能，研究目的是进一步明确水合物的导热机理，为水合物的开采、储运和利用提供依据。本论文中，实验测试的水合物样品主要有THF水合物、HCFC141b水合物、TBAB水合物、H型水合物(甲烷+甲基环己烷形成)、甲烷水合物、水合物-纳米粒子体系、水合物-冰体系、水合物-石英砂多孔介质体系等。实验装置主要包括水合物生成部分、热物性测量部分。热物性测量部分采用Hotdisk热物性分析测试仪，测试原理是瞬变平面热源（TPS）法。实验过程主要包括水合物生成过程和导热系数测量过程。通过大量的实验研究和理论分析，本论文得出以下结论：（1）通过对冰、THF水合物，HCFC141b水合物以及石英砂多孔介质中THF水合物导热系数的原位和非原位测量结果的比较，证明了非原位测量的可行性。对于纯水合物的导热系数，非原位测量结果最大偏差不超过2.3%，对于多孔介质中水合物的导热系数，非原位测量结果最大偏差不超过2.5%。（2）实验研究了H型水合物导热系数随时间的变化规律。在大量实验数据的基础上，采用“时间反演法”对H型水合物导热系数进行了推测，其结果是H型水合物导热系数随着温度的升高而增大，呈玻璃体的变化特性。（3）实验测量了甲烷水合物在自保护区的导热系数，建立了通过导热系数计算甲烷水合物在自保护区的分解速率的模型和算法。证明了263.15～271.15K是自保护效应存在的区域。268.15K时分解速率最低，因此268.15K可以认为是甲烷水合物最佳储存温度。(4)就纳米粒子（纳米碳管和纳米Cu粒子）在不同质量分数（0.1～10wt%），不同温度（258.15～270.15K），有无分散剂SDS和不同粒径(25,50nm纳米Cu粒子) 情况下对水合物导热性能的强化进行了一系列的实验研究。结果表明：水合物-纳米粒子体系的导热系数随纳米粒子质量分数的增加而增大。在相同质量分数的情况下，纳米碳管比纳米Cu粒子强化导热的效果显著。纳米粒子的加入并没有改变水合物的玻璃体导热特性。体系的导热系数随温度的升高而增大。而且温度越高，增大的速率越快。有分散剂作用时体系的导热系数比无分散剂时的大。纳米粒子的粒径越小时，体系的导热系数越大。(5)考虑到微作用的存在，建立了纳米粒子强化水合物导热的理论模型，该模型与实验数据吻合良好，尤其是在低纳米粒子质量分数的情况下。(6)对水合物-冰体系的导热性能进行了实验研究并建立了水合物-冰体系的ETC计算模型。(7)对半笼型TBAB水合物的导热系数进行了初步研究，发现A型TBAB水合物的导热系数在所测温度范围内（253.15～283.15K）随温度的升高而减小，呈现出晶体导热特性。
页数	109
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.giec.ac.cn/handle/344007/3963
专题	中国科学院广州能源研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	彭浩. 水合物及其纳米复合物导热性能的研究[D]. 广州能源研究所. 中国科学院广州能源研究所,2006.

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