资源描述：
劬m e s P 如“m 甜万劬硎i ∞f 砌g j ，l P e 一，l g ，1 6 4 5 5 2 5 5 7 2 0 0 8 I c eS l u r r yF o r m a t i o ni naC O c u r r e n tL i q u i d ．L i q u i dF l o w 8 P E N Gz h e n g b i a o 彭正标 ，Y U A Nz h u I i n 袁竹林 ”，L L A N GK u n f e n g 梁坤峰 a n dC A IJ i e 蔡杰 S c h o o lo fE n e 啊趾dE n V 拍n m e n t ，S o u 山e a s tU n j V e r s 咄N 删i n g2 1 0 0 9 6 ，C m n a lI N T R o D U C T I o N E n V i r o n m e n t a lc r i s e ss u c ha so z o n ed e p l e t i o n a n dg l o b a lw a n n i n gl i m i tt h eu s eo ft r a d i t i o n a l 叫h g e r a n t Sa n dl e a dt oar e v iv a Jo ft 1 1 en a t u I ．a lo n e sd u et o t h e i rz e r oo z o n ed e p l e t i o np o t e n t i a la n dl o wt o t a l e q u i v a l e n tw a 唧i n gl m p a c t 【l ，2 】．H o w e v e r m o s to f t h e s e ‘o l d ’r e 衔2 e r a n t sa r ek n o w nt ob en a m m a b l ea n d t o x i c ，f o re x a m p l e ，a m m o n i a ，a n dh e n c et h eu s eo f m e m r e q u i r e se n c I o s e ds y s t e m so ras e c o n d a r yr e f r i g e r a n tn u i df b rt h ec o l dd i s t r i b u t i o n 【3 】． A na d d i t i o n a la d V a n t a g eo fas e c o n d a r yc y c l ei s t h ep o s s i b i l i t Vt os t o r ec o l de n e r g y 【4 】，w h i c hb e c o m e s i n c I - e a s i n m yi 工1 1 p o r t a n t ，e sp l e c i a l l yi ne x t r e m e l yc o l I ／1 1 0 t a r e a s ． T h e r e ， e l e c t r i c a le n e 唱yc o n s u m p t i o nV 撕e s g r e a t l Vd u n gt h ed a ya n dt h en i g h t ，w h i c hl e a d st oa n e l e c t r i c i t vp e a k ．1 0 a dp e r i o da n da no f f 二p e a kp e r i o d b e t w e e nm i d n i 2 h ta n de a r l Vm o m i n g ．I ft h ec o l de n e r 2 Vi sp r o v i d e da n ds t o r e da tn i g h ta n dm e nr e l e a s e d i nt h ed a 、‘p a r to ra Up e a k ．1 0 a dc a nb es h i f t e dt ot h e o H 乙p e a kp e r i o d ．T h u s ，b o t he f ．f e c t i v ee n e r g ym a n a g e m e n ta n de c o n o m i cb e n e 丘ta r ea c h i e v e d 【5 】． I tw a si u s tt h ed e v e 】o p m e n to ft h es e c o n d l o o p s V s t e m s ，w m c ha r em a i n l yr e s p o n s i b l ef b r Ⅱl ea d v a n t a g e s o ft h ei c es l u ⅡVt e c h n o l og 、，，t ow h i c ham a r k e da t t e n t i o n h a sI _ e c e n n yb e e np a i d ．I c es l u I r yi saw a t e r b a s e dl i q u i d i nw h i c hf i n ei c ec r y s t a l so fn om o r et h a n1m mi n s i z ea r ep r e s e n t e da n dt h el i q u i dw a t e rc a nb ee i t h e r p u r eo rn l i x e dw i t ha n t i f t e e z ea d d i t i v e s ．N o w a d a y s ， i c es l u r r yh a sb e e na c c e p t e da sap r o I I l i s i n gw o r k i n g n u i dd u et oi t st e c h n i c a lm e r i t s 【6 ，7 】．F i r s to fa l l ，f o r i t se x c e l l e n tc o l dh e a tc a p a c i t i e s ，t h eh i g hh e a tt r a n s f e r c o e f f i c i e n to fi c es l u r l l ，n o wa l l o w sg r e a tr e d u c t i o ni n h e a te x c h a n g e rs i z ea n dt o t a lo p e r a t i n gc o s t s ．R e f 色r r i n gt oi t s2 0 0 dn o wa b i l i t y i tc a nb ep u m p e dd i r e c t l y t t l r o u g hd i s t r i b u t i o np i p ew o r k sa n dh e a te x c h a n g e r s ． M o r e o v e r ’i tc a nq u i c k J yr e s p o n dt 0t h et h e m l a ll o a d d e m a n dw i mi t sh u 2 et r a n s i e n tf u s i o ne n e r 2 y ．L a s tb u t n o tl e a s t ，a sa ni d e a ls e c o n d a D ，r e 衔g e r a n tf o ri n d i r e c t r e 衔g e 枷o ns y s t e m s ，i t 印p e a r sa b s o l u t e l ys a f e ，e n v i r o n m e n t 一衔e n d l va n dh i 曲l ve 币c i e n t ．S of 缸t h ei c e s l u n yt e c h n o l o g Vh a sb e e nw i d e l Va p p l i e di ns e v e r a l f i e l d s ，i u s ta sb vW a n ga n dK u m u s o t o 【8 1e x e m p l j f i e d i nt h ea p p l i c a t i o nt om u l t i f u n c t i o n a lb u i l d i n g s ． S e V e r a lt e c h n i q u e sf o ri c es l u r 叫p r o d u c t i o na r e a v a i 】a b l e ．C u r r e n t ly t t l em o s tc o m m o n l Va p p l i e da n d t e c h n o l o g i c a l l Vd e v e l o p e dt e c h n i q u ei st | l em e c h a n i c a l s c r a p e rt y p e ，b yw h i c hi c es l u r r i e sw i t hi c ef r a c t i o no f u pt o6 0 ％c a nb eo b t a i n e d ．R e s e a r c h e so nt h i st v p ei s m a i n I yc o n c e n t r a t e do nt h em e c h a n i s m sg o V e m i n gi c e c r y s t a J l i z a t i o n【9 1 l 】，h e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n t s 【1 2 ， 1 3 】，i n d u s t r i a la p p l i c a t i o n s 【8 ，1 4 l ，已f c ．T h ed i r e c tc o n ． t a c th e a te x c h a n g e ri c es l u r r yg e n e r a t o rw a sb u i l ta n d i n v e s t i g a t e db yC h u a I - da 力dF o r t u i n 【1 5 】，i nw h i c ha c o o ln u i dw a sd i r e c t l yi n i e c t e di n t ot h ew a t e rt a n ka n d i c ec r v s t a l sf b 皿e dd u et ot h ec o l dh e a ti s s u e df t o m t h ec o o l a n te v a D o r a t i o n ．F l u i d i z e db e dw i t hf l u i d i z e d p a r t i c l e sf b ri c es l u n yg e n e r a t i o nw a ss u g g e s t e di n i t i a l l yb V Ⅺa 】．e na n dM e e r | 1 6 】．A sV e t ，o n l yl a b o r a t o r y s e t u p sh a V eb e e nd e V e l o p e d ．I nr e c e n ty e a r si tw a s s t u d i e de x p e m e n t a l l Va n dm e o r e t i c a l l Vb VM e e w i s s e 【1 7 1a n d 王’r o n k 【3 】．1 c es l u n Vg e n e r a t o r su s i n gs u p e r - c o o l e dw a t e rh a V eb e e ni n V e s t i g a t e d f o rm a n y V e 副广sa n da l r e a d y a p D l i e ds u c c e s s f U U Vi np r a c t i c a l p r o j e c t s 【1 8 2 0 】．T h ec r u c i a l i s s u ei st og e tg r e a t e rs u p e r ．C o o l e dd e g r e ew l t h O u tW a t e r - t r e e z l n 2 ．【j e n e r a t o r s o fs p r a y i n gw a t e ri n t oaV a c u u mc h a m b e rw e r ep r o p o s e do r i g i n a l l Vb VJ 砌e sa n dK a m 【2 l 】．R e c e n t l V ， t h e o r e t i c a la n de x p e r i m e n t a ls t u d yw a sc o n d u c t e dt o e v a l u a t et h ee f f 色c t i v e n e s so ft h et e c h n i q u eb yad i f f u s l o n c o n t r D 儿e de v a p o r a t i o nm o d e l 『2 2 ，2 3 1 ． E a C hO ft h ea b o v et y p e sf O rl C es J u n Vp r o d u C t l o n h a si t sp a r t i c u l a rm e r i t sa n dd i s a d v a n t a g e s ．H o w e v e r ’ t h o s ew h j c ha r ea p p l i c a b l ei np r a c t i c ea n dg u a r a n t e e c o n t i n u o u so p e r a t i o nw j t h o u tp r o b l e m sa r es t i l lt o o e x p e n s i v ef 7 】．T h u s ，i ti sm e a n i n 2 f u lt od e v e l o Da ni c e s l u r r y2 e n e r a t o rw o r l i n 2i na ne f f l c i e n t ，r e l j a b l ea n d e c o n o m i c a lw a y ．T h em a i no b j e c t i v eo ft m ss t u d vi st o d e s i g na n de V a l u a t ean e wt e c h n i q u eb yu s i n gac 心c u l a t i n gn u i d i z e db e di nl i q u i d l i q u i ds v s t e mf o r j c es l u Ⅱy R e c e i V e d2 0 0 7 一0 9 2 4 ，a c c e p t e d2 0 8 0 1 一1 7 ． 宰S u p p o r t e db yt h eS p e c i a l i z e dR e s e a r c hF u n df o r t h eD o c t o r a lP r 0 2 r a r no fH i 窟h e rE d u c a t i o no fC h i I I a 2 0 0 6 0 2 8 6 0 3 4 掌幸1 bw h o mc o r r e s p o n d e n c es h o u l db ea d d r e s s e d ．E ．m a i l z l y u a n s e u ．e d u ．c n 万方数据 C h i n ．J ．C h e m ．E n g ．，V o I ．1 6 ，N o ．4 ，A u g u s t2 0 0 8 5 5 3 p r o d u c t i o n ．E x p e r i m e n t su n d e r V a r i o u sc o n d i t i o n s w e r ec a 埘e do u ta n dt h ef i n a lr e s u l t sv a l i d a t e df a v o r a - b l y 山ef e a s i b i l i t ya I l de f f 色c t i V e n e s so ft h et e c h n i q u e ． 2E X P E R I M E N T A L 2 ．1 E x p e r i m e n t a ls e t - u p Al a b o r a t o r y s c a l ei c es l u r r yg e n e r a t o rw a sc o n s m J c t e dt os t u d yt | l en e wt e c h n i q u e ．F i g ．1s h o w sa s c h e m a t i cd i a g r 锄o ft h ee x p e r i m e n t a ls e t u p ． F i g u 腿lS c h e m a t i cd i a g 啪lo ft h ee x p e r i m e n t a lf a c i l i t y 1 一n u i d i z e db e d ；2 一a t o 血z e r ；3 一f b u r _ o u t l e tv a l v e 4 一 h i g h p r e s s u r ea j rg e n e r a t o r ；5 一w a t e rt 枷 ；仔i c es l u r r ys t o r ． a 2 et a n k ；7 一s t 曲r e r ；8 一e l e c t r i cf a n ；9 ～c o n d e n s e r 1 0 一 t h r o t U ev a l v e ；l l e v a p o r a t o r ／o i lt 缸止；1 2 _ c o m p r e s s o r ；1 3 一 f i J t e r ； 1 4 一i c e ．c r y s t a l S ／o i Is e p a r a t o r ；1 5 ～n o o d 卫h t ；1 6 一 d i g i t a lc a m e r a d i g i t a lV i d e o ①t e m p e r a t u r es e n s o r ；◎n o wm e t e r ；⑦p r e s s u r es e n s o r ； 网c o n t r o lv a J v e ； p u m p T h eo i li sc o o l e dt ot h ed e s i r e dv a l u eb e l o w0 0 C i nm er e 埘g e r a t j o ns y s t e m ，a n dt h e ni sp u m p e di n t o t 1 1 ev e r t i c a lf l u i d i z e db e d ag l a s sc y l i n d e ro fn o m i n a l i n s i d ed i a m e t e r4 0m ma I l dh e i 曲t2m ．W h e nt h eo i l f l o w si n s t e a d ys t a t u s ，t h en o m a lw a t e ri sp u m p e d f r o mt h et a n ki n t ot I l eb o t t o mo ft | l eb e d ．T t l r o u 2 ha s p e c i a l l yd e s i g n e da t o 血z e rw m c hi si m m e r s e di nt h e o i l ，aj e tf o r Ⅱl sa n dt h e nb r e a k su pi n t om u l t i p l es m a l l d r o p s ．T h e s ed 1 ．0 p sn o wu p s t r e a mt o g e t h e rw i t l lt h e 锄b i e n tc h i l l e do j l ．a n dh e a ti st I ．a n s f e n ．e db e t w e e n p h a s e s b Vd i r e c tc o n t a c t ．C o n s e q u e n t l y ，t l l ed r o p s f r e e z eq u i c U Vi n t oi c ec r y s t a l s ．Af l l t e rw i t hp o r e so f n om o r et h a n1 0 0L L mi su s e dt of i l t e ro u tt h ei c ec r v s ． t a l sf r o mt h eo i la f k re x i t i n gt I l eb e d ．M i xt h ec r y s t a l s w i t hw a t e r ，e i t h e rp u r eo rm i x e dw i t ha n t i f r e e z ea d d i t i V e s ，i nap m d e t e 丌n i n e dr a t i ot og a i ni c es l u r r i e so f d e s i r e di c ep a c 虹n gf a c t o r I P F ．A no i l ／w a t e rs e p a r a ， t o ri se m p l o y e df o rt h er e m n a n tw a t e re x c l u s i o nf 如m t h eo i l ，w h i c h ，w i ml l i g h e rt e m p e r a t u r ed u et oh e a t 仃a J l s f e rt ot h ed r o p s ，i sr e c o o l e di nt h er e m g e r a t i o n c y c I ea n dt h e nc i r c u I a t e di n t 0t h eb e da g a i n ． I n n o V a t i o n sa 1 1 dm e r i t so ft t l en e wt e c h n i q u eb e c o m ec l e a ra n da I ．ed e s c r i b e da sf b l l o w s ．F i r s t ．t t l e s m a l ld r o p sf o n n e db ym ea t o m i z e rg r e a t l yi n c r e a s e t h eh e a tt r a n s f 色rc o n t 蜀l c t 副．e ad u et ot h e i rs m a l ld i ． 锄e t e r ．S e c o n d l V ，t l l ed i r e c tc o n t a c tt oe x c h a n g ee n e 唱yb e t w e e np h a s e sr e s o l V e st 量l ei n t l e r e n td i s a d V 卸一 t a g eo fi c e ．s c a l i n gi nt r a d i t i o n a li c eg e n e r a t o r sa n d e n h a n c e st 1 1 eh e a tt r a n s f e rc o e f f l c i e n ts t d k i n g l y ．S i m ． p l et e s t ss h o wm a tad r o po fi n i t i a lt e m p e r a t I l r ea t2 0 C a n dd i a m e t e r1m mw i l lb ef 如z e ni nl e s st h a n2sd u r i n gf a l l i n 2i nt h ec o l do i lD r e c o o l e dt o一8 0 C ． M o r e o v e r ，i c es l u r r vo fa r b i t r a r vI P Fc a nb ea c h j e v e d b Vt h en e wg e n e r a t o r ．A t t e rs e D a r a t l O nw l t ht h ec 锄e r o i l ，t h ep u r ei c ec r y s t a l sc a I lb eu t i l i z e dd i r e c n yt om i x w i mw a t e ro ra q u e o u ss o l u t i o n si na n yd e s i r e dr a t i o ． F i n a l ly ’t h es i m p l i c i t yo ft h ea p p a r a t u si sa l s ot e c h n i ． c a l l ya t t r a c t i V e ．N oc o m p l e xo re x p e n s i V ee q u i p m e n t a r er e q u i r e d ．s ot h ei n i t i a li n v e s t m e n ti sa f f o r d a b l e ，a s w e l la st h es c a l e ．u Da n di m D r o v e m e n to fm ec u r r e n n V 9 p e r a t i n ga p p a r a t u si n 山ef u t u r e ． T h es t r u c t u r ea n dl o c a t i o no ft h es p r a vn o z z l ei s a ni m p o r t a n td e s i g l lc o n s i d e r a n o n ．I nt 1 1 es t u d y as i n g l e s p r a yn o z z l eo f i n s i d ed i a m e t e r I D 0 ．12m mw a s u t i l i z e d ．I ti sf i x e da t 廿l et i po fac o p p e rj e t p i p eo f n o r n j n a lD5 咖a J l dh e i 曲t3 5 0 衄，w m c hi sl o c a t c d v e n i c a l l Va tt h eb o t t o mo fm en u i d i z e db e d ，w i t hs p r a y d i r e c t e du D w a r d s ．7 I ’h ec a r r i e ro 订e n t e r st h en u i d i z e d b e dh o r i z o n t a l l v ．d b o u t3 0 0r 姗b e l o wt h en o z z l eh e a d W h e nt h et w op h a s e sn o wc o c u r r e n t l y t | l er a m a lm o ． t i o no ft h ec o n t i n u u mi sr a t h e rw e a k ．a n dt l l ec o U i s i o n b e t w e e nm ed l s p e r s e dp a n l c l e sl Sl e s St r e q u e n t ． D r o p c o a l e s c i n gi st h u sa l l e v i a t e df a v o r a b l y ．A l l t h e s e g u a r a n t e ea d e q u a t ee n e 唱ye x c h a n g eb e t W e e np h a s e s a n df i n ei c ec r y s t a l sf r o z et h o r o u 2 h l ya tm eo u t l e t ． H o w e V e r i c ea g g l o m e r a t i o nw o u l db ee n c o u n t e r e df } e q u e n t l Vi ne x p e r i m e n t sf o ra l lt h eo i lt e m p e r a t u r ew a sb e l o w0 。C ．T W oa u x i l i a r yd e v i c e sh a v e b e e nt a k e nt oa v o i di c ec 1 0 2 2 i n 2i nt l l ej e t ．p i p e ．W i t ha f - o u r o u t l e t V a J V ei n s e r t e di n t o 出e j e t p i p i n g ， m g h p r e s s u r ea i rw a su t i l i z e dt os w e e pt I l r o u 2 ht h e p i p ec o n t i n u o u s l yo n c ej e t t i n gw a sc e a s e d ．T h eo t h e r m e a s u r ew a st ow r a pp l a s t i ci n s u l a t i o na r o u n dm e j e t - p i p et ok e e pi tf } o mb e i n gf 沁z e n ． Ah j g h ．r e s o l u t i o nd i 画t a lC C D c h a r g ec o u p l e d e v i c e c 啪e r ab yN I K O N J a p a n w a se m p l o y e dt o m o n i t o ri nr e a l - t i m em ed r o p sf o 加a t i o na n dt t l ep 小 t i c l ef l o wp a t t e m si nt h en u i d i z e db e d ．F i v eK ．t y p e t h e 咖o c o u p l e s 0 ．2m mO Da n da c c u r a c V 0 ．1o C w e r ep l a c e da tf i v ed i f f e r e n th e i g h t sa l o n gt h eb e dt o m e a s u r et h et e m p e r a t u r eo f t h es l u r r ym i x t u r e ． B e s i d e s ，t l l et h e n n a lc a D a c i t i e sa n dn u i d i t Vo fm e c a r r i e rn u i da tl o wt e m p e r a t u r ea r eq u i t ec r i t i c a lt ot 1 1 e n e wi c es l u r r V2 e n e r a t o r ．F i n a l l V ，m eN o ．2 5t r a n s f o n n e ro i lw a ss e l e c t e d 锄o n gs e v e r a ls o l u t i o n s ．U s u ． a 儿y ， i ta p p e a r st r ．a n s p a r e n tw i t h o u t a n ys u s p e n d e d m a t t e r ，a J l di t sr e l e V a I l tt l l e 册。一p h y s i c a lp r o p e n i e sa r e l i s t e di n T a b l e 】． 2 ．2 E x p e r i m e n t a lp m c e d u m T h ee x p e r i m e n t sa r ep e 雨r n l e dw i t t lt h ef o l l o w i n gp r o c e d u r e ．I n i t i a l l y ，m nt h er e m g e r a t i o ns y s t e mt o c 0 0 1t h eo i lt 0t h ed e s i r e dt e m D e r a t u r eb e l o w0 。C ．T h e c h i l l e do i lw a sc i r c u l a t e db Vu s i n 2ac e n t r i f u 2 a lp u m p ， a n dt h en O wr a t ew a sg a u g e db yag e a rw h e e lm e t e r L C 一4 0 ．O n c et h eo i ln o ws t a b i l i z e d ，m
展开阅读全文
