气体水合物蓄冷技术是一种新兴的高效储能技术,它能够解决传统蓄冷密度低、效率低和易使设备老化等问题。同时气体水合物生成是一种气体和水联合固化的相变过程,使得气体水合物能够在气体储存和分离、海水淡化和污水处理等能源问题中也发挥重要作用。然而,气体水合物目前面临着生成随机性强、循环生成稳定不明确、水合物成核和生长过程缓慢等问题,制约着气体水合物蓄冷技术的应用。基于此,本文重点研究了气体水合物循环生成稳定性、循环生成影响因素和强化水合物生成等问题。具体研究内容如下:(1)针对气体水合物循环生成机制不明确的问题,本文对气体水合物在蓄冷中循环生成稳定性进行了研究,分别对纯水体系、SDS溶液体系和SDS+多孔介质体系中气体水合物循环生成稳定性进行了对比分析;并通过降压联合热刺激方式对水合物分解过程进行强化。结果表明:存在多孔介质时,水合物循环生成的诱导期和完全生成时间分别稳定在40 min和150 min;得出多孔介质体系中气体水合物循环生成更加稳定;并通过单循环和多循环情况下的能耗时间比r ECT进行对比分析得出了多孔介质体系下的能耗和时间更加稳定,减少了时间成本和能耗成本,说明多孔介质体系在蓄冷中体现出更加显著的促进稳定特性;另得出在0.1 MPa的联合分解中水合物分解可以更快地完成,分解时间可缩短200 min;最终总结出降压联合热刺激对水合物分解过程的强化机制。(2)基于高效的降压分解水合物方式,通过对不同工况下降压分解过程引起的多孔介质中气液固迁移对气体水合物循环生成过程的影响过程进行可视化观测和实验分析,同时对多孔介质中气体水合物循环生成稳定性影响机制进行重点探讨。实验结果表明:降压引起的气液固迁移造成了多孔介质层的膨胀率达到176%。通过压力补偿对多孔介质层恢复过程中发现了水层消失的现象;同时通过模型建立和图像分析得出气液固迁移是由孔隙演化造成;而孔隙演化则是多孔介质层中有效应力、孔隙压力、背压和补偿压力相互作用的结果;此外气液固迁移造成了气体水合物循环生成过程的二次生成诱导期异常现象,揭示了气液固迁移对气体水合物循环生成过程的影响机理。(3)结合目前气体水合物成核和生长过程缓慢的问题,本文基于沸腾冷凝过程强化水合物的生成过程进行研究。创新性开发并搭建了基于沸腾冷凝循环强化水合物快速生成实验研究系统,在可视化条件下系统的研究和观测沸腾冷凝过程对水合物生成的促进作用。实验结果发现,该过程数量级的增加了气液接触面积,水合物生成过程从原本的6.5天缩短为35 min,生成速率提升将近4000倍,可使水合物在35 min内完成大量堆积;沸腾冷凝过程改变了传统水合物生成过程,使得水合物成核界面由原本的2界面增加到4界面,且沸腾冷凝中的4界面可得到持续更新,达到了高效强化水合物生成的作用,并最终总结出该过程对水合物生成过程的促进机制。通过大量实验研究在证明水合物二次生成明显优于首次生成,生成量增多,时间成本低;总结得出沸腾冷凝过程中,水合物生成的最佳条件是4℃的实验温度和60℃的热刺激温度,不仅能实现水合物的快速生成,还可以减少能源消耗,为气体水合物蓄冷技术应用提供重要技术支持。