《水合物漿體流動相變中的熱物理現象和機理研究》是依託上海交通大學，由張鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水合物漿體流動相變中的熱物理現象和機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張鵬
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
開展與水合物漿體生成與釋冷相關的流動相變傳熱研究對充分理解水合物漿體的基本熱物理特性和在蓄冷與冷量輸送等方面的套用具有重要意義。本研究將從工程熱物理、化學工程及製冷等交叉學科的角度出發，結合實驗研究和理論分析，對水合物漿體的基本熱物理性質進行測量；結合可視化實驗對水合物漿體的生成過程和相關的水合物晶體形成等進行研究；通過對水合物漿體在管內的固/液兩相流動特性進行研究，獲得其非牛頓流體的流動特性和流動型態以及不同水合物晶體類型對流動的影響；對水合物漿體釋冷過程中所涉及的非平衡變物性的非牛頓流體的流動相變融化過程進行實驗研究，並結合建立數學物理模型進行詳細描述，以獲得水合物漿體的複雜熱質傳遞特性和機理。通過本研究可以進一步完善對水合物漿體相關的熱物理現象和機理的認識，為其套用提供基礎數據；同時研究成果可為冰漿及相變微膠囊漿體等借鑑，也可為其他固/液兩相流動研究所參考，促進同其他學科之間的交叉。
結題摘要
開展有關水合物漿體流動與傳熱特性和機理的研究對充分理解水合物漿體的基本熱物理特性和蓄冷與冷量輸送等方面的套用具有重要意義。本研究從工程熱物理、化學工程及製冷等交叉學科的角度出發，結合實驗研究和理論分析，對以四丁基溴化銨水合物漿體為代表的水合物漿體的基本熱物理性質進行了測量；結合可視化實驗對水合物漿體的生成過程進行了研究；對水合物漿體在管內的非牛頓流體特性進行了實驗研究，此外對釋冷過程過程中的流動與傳熱特性進行了深入的實驗研究，並針對相變漿體的流動與傳熱特性和機理建立了數學物理模型進行了理論分析和數值計算，這些數學物理模型包括均相和非均相模型。此外還對水合物漿體吸收二氧化碳的特性進行了研究。本研究所取得主要結果有：獲得了較為完整的水合物漿體的基本熱物理性質：包括其相變溫度和相變潛熱，不同固相濃度水合物漿體的比熱和熱導率等；特別是針對熱導率的測量進行了深入的研究工作，考慮了相變過程對水合物漿體熔化的影響，獲得了精確的熱導率數據，該方法可以套用到相變漿體熱導率的測量之中；獲得了水合物漿體的非牛頓流體特性的特徵參數以及在不同條件下各種管道接頭的局部阻力係數，可為水合物漿體的進一步套用提供參考；獲得了水合物漿體沿程的流動換熱特性，以及水合物漿體在不同換熱器中的流動換熱特性；得到了水合物漿體在套管換熱器中生成過程中的流動與換熱特性，以及水合物晶體層的厚度對流動與傳熱的影響；考慮了水合物漿體顆粒之間的作用以及水合物漿體顆粒和液相及壁面之間的相互作用，對其流動與傳熱過程進行了理論分析和數值計算。獲得了與實驗結果較好的吻合；同時將此數學物理模型套用到了其他類似的相變漿體，取得了較好的效果；還獲得了水合物漿體對二氧化碳吸收特性的基礎數據以及不同客體物質對二氧化碳的分離特性和效果。通過本研究可以進一步完善對水合物漿體相關的熱物理現象和機理的認識，為其套用提供基礎數據；同時所取得的研究成果也可套用於冰漿及相變微膠囊漿體等的蓄能與能量輸送之中，也可為其他固/液兩相流體的研究所參考，促進同其他學科之間的交叉。本項目共發表SCI收錄論文21篇，EI收錄論文24篇，項目負責人在重要國際會議上作大會報告和主題報告8次，已授權發明專利2項，申請國際發明專利2項，畢業博士生3人，一人獲得2015年上海市優秀博士學位論文，畢業碩士生2人，項目負責人獲得2012年中國工程熱物理學會吳仲華優秀青年學者獎。
