Enhancing HCFC-141b Hydrate Cold Thermal Energy Storage Density by EL Series Surfactants in Quiescent Conditions

Shen Junhao Sun Zhigao

doi:10.12465/issn.0253-4339.20250507003

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Enhancing HCFC-141b Hydrate Cold Thermal Energy Storage Density by EL Series Surfactants in Quiescent Conditions

更新时间：2026-08-06

- Enhancing HCFC-141b Hydrate Cold Thermal Energy Storage Density by EL Series Surfactants in Quiescent Conditions
- Journal of Refrigeration Vol. 47, Issue 4, Pages: 132-140(2026)
- 作者机构：
  
  苏州科技大学环境科学与工程学院苏州 215009
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250507003
  CLC： TB64;TQ423
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.20250507003
- Received：07 May 2025，
  
  Revised：2025-07-09，
  
  Accepted：10 July 2025，
  
  Published：16 August 2026
- 稿件说明：
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沈均豪,孙志高.静态条件下EL系列表面活性剂促进HCFC-141b水合物高密度蓄冷[J].制冷学报,2026,47(04):132-140.

Shen Junhao Sun Zhigao.Enhancing HCFC-141b Hydrate Cold Thermal Energy Storage Density by EL Series Surfactants in Quiescent Conditions[J].Journal of Refrigeration,2026,47(04):132-140.
沈均豪,孙志高.静态条件下EL系列表面活性剂促进HCFC-141b水合物高密度蓄冷[J].制冷学报,2026,47(04):132-140. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20250507003. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250507003.

Shen Junhao Sun Zhigao.Enhancing HCFC-141b Hydrate Cold Thermal Energy Storage Density by EL Series Surfactants in Quiescent Conditions[J].Journal of Refrigeration,2026,47(04):132-140. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20250507003. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250507003.

摘要

为解决应用中制冷剂水合物蓄冷速度慢和实际蓄冷密度低的问题，添加表面活性剂是促进水合物快速形成的有效途径。本文选择3种不同HLB值的蓖麻油聚氧乙烯醚（EL）表面活性剂（EL-20、EL-30和EL-60）作为促进剂，研究其对HCFC-141b水合物形成的影响。结果表明：EL系列表面活性剂能够显著减少水合物成核诱导时间，含质量分数为1.5%的EL-20水合物的成核诱导时间最短，为73 min，水合物形成稳定性好；EL表面活性剂形成的胶束提供更多的成核位点，加速了水合物的生成；水合物蓄冷密度与表面活性剂的HLB值有关，EL-20具有合适的HLB值，添加质量分数为1.5%的EL-20时，水合物蓄冷密度最大，为246.48 kJ/kg，该体系水合物的生长速率也最快，为5.06 kJ/（kg·min）。在水合物形成和分解循环过程中水合物形成存在“记忆”效应，在降温过程中水合物再次形成，没有明显的诱导时间存在。添加质量分数为1.5%的EL-20表面活性剂的体系在水合物形成/分解循环稳定性最好，经过7次循环该体系水合物形成过程仍能维持稳定的温升。

Abstract

To solve the problems of the slow growth rate and low cold thermal energy storage density of refrigerant hydrates， the addition of surfactants is an effective way to promote hydrate formation. Three polyoxyethylene castor oil （EL） surfactants with different hydrophilic-lipophilic balance （HLB） values （EL-20， EL-30， and EL-60） were selected as promoters to study their effects on HCFC-141b hydrate formation. The experimental results showed that the EL series of surfactants significantly reduce the hydrate nucleation induction time. The system with a mass fraction of 1.5% EL-20 exhibited the shortest hydrate induction time of 73 min， and the stability of hydrate formation was good. The micelles formed by the EL surfactants provide more nucleation sites， which accelerate hydrate formation. The hydrate cold thermal energy storage density is related to the HLB value of the surfactants. The system with a mass fraction of 1.5% EL-20 had the maximum cold thermal energy storage density of 246.48 kJ/kg and the fastest hydrate growth rate of 5.06 kJ/（kg·min）， as EL-20 had a suitable HLB value. There is a "memory" effect during hydrate formation and dissociation cycle. The system with a mass fraction of 1.5% EL-20 surfactant exhibited the most favorable performance during the hydrate formation and dissociation cycles. After seven hydrate formation and dissociation cycles， the increase in temperature remained stable during hydrate formation.

关键词

Keywords

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