泡沫銅對四氫呋喃水合物生成過程實驗研究

王茂　陳川福　徐俊豪　謝冬磊

摘? ?要：針對四氫呋喃水合物誘導時間長、生長速率緩慢的問題，研究了新型材料泡沫銅對四氫呋喃水合物的影響。研究發現，泡沫銅可作為四氫呋喃水合物促進劑，隨著溫度的降低，四氫呋喃水合物誘導時間由44 min縮短至28 min左右。

關鍵詞：水合物;四氫呋喃;泡沫銅

隨著經濟的高速增長，人民生活水平不斷提高，建筑空調用量不斷增加，空調設備加劇了峰谷用電的不平衡性[1]。蓄冷空調系統可以起到“移峰填谷”作用，氣體水合物作為蓄冷介質非常適合常規空調冷水機組[2]。但氣體水合物在實際應用中存在著誘導時間長、生長速率緩慢等缺點。

馬鴻凱[3]研究條狀銅絲和繞城螺旋狀的銅絲對HCFC141b水合物形成的影響，研究發現條狀銅絲對實驗影響不大，而螺旋狀的銅絲可以有效促進水合物生成。湯小蒙等[4]研究了銅網促進四氫呋喃（Tetrahydrofuran，THF）水合物生成實驗，實驗結果表明銅網能縮短水合物形成的誘導時間。本課題提出一種新型材料泡沫銅，研究其對四氫呋喃水合物生成實驗的影響。

1? ? 實驗研究

1.1? 實驗裝置

圖1是實驗裝置，主要包含低溫恒溫槽、水合容器、數據采集儀、溫度傳感器和泡沫銅等。其中，1為計算機;2為數據采集儀;3為低溫恒溫槽;4為反應器;5為Pt100;6為泡沫銅。

圖1? 水合物形成實驗裝置

1.2? 實驗材料

實驗所用泡沫銅直徑5 cm，厚度5 mm，平均孔徑約2 mm。THF由天津市大茂化學試劑廠提供，純度≥99%（質量分數），蒸餾水由實驗室自制。

1.3? 實驗過程

實驗中，THF與水均按理想配比1∶4.25配置并加入至水合容器中，在水合容器內放置泡沫銅，插入鉑電阻并塞好橡膠塞。然后將水合容器放置在低溫恒溫水槽中，設定實驗溫度，同時，開啟數據采集儀記錄溫度，實驗體系見表1。

2.1? THF水合物形成過程

圖2是溫度為2.6 ℃條件下，THF在純水中的水合物形成過程中的溫度曲線。圖2表明，純水體系中，四氫呋喃水溶液超過24 h仍未出現明顯的溫升，表明THF水合物在靜態條件下難以生成，遠不能滿足實際應用需求。

2.2? CF對水合物形成的影響

圖3是溫度為2.6 ℃條件下，在純水體系中添加了泡沫銅的水溶液形成水合物的溫度—時間變化曲線。圖3表明，在實驗體系中，添加泡沫銅后，THF水合物誘導時間為44 min左右，表明泡沫銅能有效促進水合物的生成。

2.3? 水浴溫度對水合物的影響

圖4是恒溫水浴溫度分別為2.6 ℃和1.3 ℃條件下，THF水合物形成過程溫度曲線。從圖4可以看出，隨著溫度的降低，THF水合物生成的誘導時間縮短至28 min左右。表明恒溫水浴溫度越低，越能促進水合物生成。

3? ? 結語

通過實驗驗證了新型材料泡沫銅可促進水合物生成，并研究了恒溫水浴溫度對THF水合物生成過程的影響。結論如下。

（1）純水體系中，THF水溶液超過24 h未生成水合物。在THF純水體系中，加入泡沫銅后，THF水合物生成，誘導時間為44 min左右。

（2）實驗溫度越低，過冷度增大，THF水合物誘導時間縮短至28 min左右。

[參考文獻]

[1]李? ?剛，謝應明，劉道平.蓄冷空調新工質—氣體水合物的替代選擇概述[J].制冷學報，2008（3）：18-23.

[2]薛鎧華.多孔介質中水合物賦存規律與分解特性研究[D].大連：大連理工大學，2016.

[3]馬鴻凱.水合物蓄冷促進技術實驗研究[D].蘇州：蘇州科技學院，2015.

[4]湯小蒙，孫志高，陳之帆，等.銅網促進四氫呋喃水合物生成實驗[J].低溫工程，2018，224（4）：29-33.

Experimental study on the THF hydrate formation with copper foam

Wang Mao， Chen Chuanfu， Xu Junhao， Xie Donglei

（Yancheng Institute Of Technology， Yancheng 224051， China）

Abstract：Aiming at the problem of long induction time and slow growth rate of THF hydrate， the effect of new material copper foam on the formation of THF hydrate was studied. It was found that copper foam could be used as a promoter of THF hydrate. With the decrease of temperature， the induced time of THF hydrate reduced from 44 min to 28 min.

Key words：hydrate; THF; CF