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真空环境下的二元冰制备特性研究

机械工程学报 2013年第2期49卷 128-132页

作者：章学来李志伟王为陈旭东高文忠刘小微上海海事大学蓄冷技术研究所上海201306 上海市节能减排中心有限公司上海200003

采用理论分析与试验相结合的方法,对真空环境下的二元冰生成动态特性进行研究。分析了闪蒸室内压力、水套温度、供水温度、速率、不同水质等各因素对二元冰晶生成的影响。研究结果表明:闪蒸室压力、供水水温、水质以及水滴初始直径、速... 详细信息

采用理论分析与试验相结合的方法,对真空环境下的二元冰生成动态特性进行研究。分析了闪蒸室内压力、水套温度、供水温度、速率、不同水质等各因素对二元冰晶生成的影响。研究结果表明:闪蒸室压力、供水水温、水质以及水滴初始直径、速率都对二元冰真空制备具有较大的影响,其中,闪蒸室压力升高,水滴闪蒸、结冰速率明显下降;供水温度越低,水滴达到同一状态所需的时间越短;水滴初始粒径的增加,水滴闪蒸、结冰的进程明显变慢。闪蒸室温度对水滴的闪蒸、结晶影响不是很大。

关键词：二元冰水滴温度

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直接接触式二元冰制备过程中的传热特性

机械工程学报 2008年第9期44卷 188-192页

作者：章学来樊建斌钟栋梁孙文哲上海海事大学蓄冷技术研究所上海200135

设计直接接触式二元冰蓄冷系统试验台,观察制冰罐中的制冰过程,对直接接触式二元冰制备的传热特性进行研究。通过对制冰罐内喷口位置、载冷剂喷射速度、搅拌器开关、乙二醇溶液浓度的调节或改变,对罐内温度分布及降温情况进行大量的测... 详细信息

设计直接接触式二元冰蓄冷系统试验台,观察制冰罐中的制冰过程,对直接接触式二元冰制备的传热特性进行研究。通过对制冰罐内喷口位置、载冷剂喷射速度、搅拌器开关、乙二醇溶液浓度的调节或改变,对罐内温度分布及降温情况进行大量的测试与分析,根据能量守恒定律计算制冰罐内容积换热系数。研究表明,提高喷口位置、开启搅拌器、增大流速和降低乙二醇溶液浓度都将提高制冰罐内的容积换热系数。

关键词：直接接触容积换热系数二元冰

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二元冰真空制备技术分析与研究

暖通空调 2007年第3期37卷 10-14页

作者：葛轶群章学来刘剑宁赵兰上海海事大学

简要介绍了二元冰真空制备的原理和设备,分析了国内外关于真空环境下冰晶形成过程的理论和实验研究,改进了描述水滴表面温度与时间关系的数学模型。

关键词：二元冰真空制冰水滴表面温度时间数学模型

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二元冰输送过程的摩阻与传热特性研究

二元冰输送过程的摩阻与传热特性研究

作者：魏娟上海海事大学

学位级别：硕士

二元冰是一种有效的空调蓄冷和输送冷量的介质,有着广阔的应用前景。而二元冰的流动摩阻和传热性能的研究又是将二元冰介质应用于实际工程的最为重要的基础资料。近几年,国外对二元冰流体展开了多角度的研究分析,其中包括对二元冰流体... 详细信息

二元冰是一种有效的空调蓄冷和输送冷量的介质,有着广阔的应用前景。而二元冰的流动摩阻和传热性能的研究又是将二元冰介质应用于实际工程的最为重要的基础资料。近几年,国外对二元冰流体展开了多角度的研究分析,其中包括对二元冰流体流态、粘性、流动阻力、换热性能的研究,但是大部分的内容都集中在实验研究上。本文运用数值分析的手段,对二元冰在水平管道中的流动和传热性能进行了数学分析,同时对二元冰在空调末端装置风机盘管的应用进行研究,得出了盘管中水侧摩阻的宏观数学模型,具体来说,本文的内容主要包括以下几个方面: 1.概述了国内外二元冰的研究情况及研究二元冰的意义;2.介绍本试验所用二元冰制备试验台;3.对水平管道中二元冰的流动摩阻进行理论和实验研究;4.对风机盘管的流动和换热特性进行研究,分析了二元冰流速、含冰率对于风机盘管性能的影响。 5.在传统液固两相流的研究成果基础上,建立起二元冰在水平管内换热的数学模型,同时针对二元冰在风机盘管中的输送情况,分析了输送速度、含冰率对于二元冰换热的影响

关键词：二元冰输送流动、换热

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二元冰真空制备技术研究

二元冰真空制备技术研究

作者：葛轶群上海海事大学

学位级别：硕士

二元冰是指某类(如乙二醇)水溶液和冰晶粒子的混合物,为呈泥浆状的悬浮液,通常也称为冰浆,其流动性很好,能够用泵输送。在制冰过程中,传热系数大,传热温差小。与其它介质相比,二元冰冷却速度快、冷却效果好(二元冰的单位质量所含冷量是... 详细信息

二元冰是指某类(如乙二醇)水溶液和冰晶粒子的混合物,为呈泥浆状的悬浮液,通常也称为冰浆,其流动性很好,能够用泵输送。在制冰过程中,传热系数大,传热温差小。与其它介质相比,二元冰冷却速度快、冷却效果好(二元冰的单位质量所含冷量是冷冻水的4～6倍且其冷却温度更低),如将其用于食品冷却领域,由于其组织柔软,不会损坏产品的组织。如将二元冰应用于蓄冷空调领域,可以实现空调系统低温送风,并且设备安装灵活,能很好地适应空调负荷的变化。另外,二元冰还可广泛应用于城市集中供冷、食品工程、污水处理、化学工业、冶金工业、医学、运输工程等领域。目前运用和正在研究的二元冰制备方式主要有刮削制备法、过冷水连续制备法、直接接触式制备法、真空制备法、下降膜式制备法、流化床制备法。其中二元冰真空制备法具有热效率高,结构简单,操作方便,以及制备过程中采取一定措施可以不采用CFC或HCFC制冷剂等优点,是一种很有前途的二元冰制备方式。本文对真空环境的特性,包括热分子压力效应,气体分子密度的涨落,稀薄气体传输现象的特点等进行了由浅入深的理论分析,探讨了物质在低压下的传热和传质特性。通过对单个液滴的闪蒸现象的研究,建立了二元冰真空制备过程的数学模型。通过对模型的分析,用以估计不同大小的水滴的蒸发过程,以及真空闪蒸装置内二元冰的形成过程,了解下降终了时结冰率与那些因素有关,探讨通过在真空闪蒸装置内喷射水溶液制取冰浆的过程。通过将真空技术与二元冰制取技术相结合,研制了二元冰真空制备装置,进一步提升了二元冰制备技术的科技含量。通过实验测试了真空闪蒸装置内压力、系统供水流量、捕水冷盘管蒸发温度、添加剂等对二元冰真空制备的影响。并通过图表及数值计算软件Matlab对实验结果进行了分析和总结,得到相应的结论,为工程实际应用提供了科学依据。

关键词：二元冰冰浆真空传热传质

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二元冰流动特性研究

二元冰流动特性研究

作者：黄帅上海海事大学

学位级别：硕士

二元冰蓄冷空调系统具有非常显著的特点，二元冰具有换热面积大、可泵送等优点，近10年来二元冰蓄冷空调的应用与研究已成为国内外蓄冷的一个重要的研究方向。加快研制和开发二元冰蓄冷空调系统具有重要意义，其技术可行，经济效益巨大... 详细信息

二元冰蓄冷空调系统具有非常显著的特点，二元冰具有换热面积大、可泵送等优点，近10年来二元冰蓄冷空调的应用与研究已成为国内外蓄冷的一个重要的研究方向。加快研制和开发二元冰蓄冷空调系统具有重要意义，其技术可行，经济效益巨大。本文主要做了以下工作：第一，介绍了我国能源电力情况，分析了冰蓄冷空调的优点和冰蓄冷空调的应用前景，说明了为什么冰蓄冷空调在中国会有广大的市场;第二，阐述了蓄冷介质的蓄冷原理和蓄冷介质的选择原则，讨论了氟利昂对环境的影响及其解决办法，介绍了载冷剂HCFC123的性质;第三，对二元冰蓄冷空调系统进行了介绍，对系统中几个比较大的回路：制冷回路、载冷回路、电气控制回路作了简单的介绍，对各个回路中一些部件的情况和工作原理作了说明;第四，介绍了数据采集和系统测试系统，着重介绍了温度、压力、流量、压差等几个重要参数的测试方法及其相关设备;第五，介绍了各种制冰方法和本试验的制冰方法，然后实验研究了不同IPF的二元冰在各种工况下的流动特性，并对实验结果进行了分析与总结，试验发现：各种不同IPF下的二元冰摩擦阻力都比清水大，二元冰与清水相比较其相对差值在流速较小的时候一般较大，随着流速的增大，有减小和趋于平稳的趋势。随着流速的增大，流动阻力都呈现出增大的趋势。随着IPF的增大，二元冰的摩擦阻力变大。随着管道倾角的增大，二元冰的摩擦阻力减小，也就是说相同条件下水平管道内的摩阻最大，这是因为重力的影响导致管道内二元冰和乙二醇分层现象更加明显，从而导致紊流程度增大，最终使得摩阻增大;第六，对二元冰蓄冷空调系统运行前的准备工作进行了介绍，由于在试验过程我们遇到了很多问题，针对这些问题，我们有自己的方法和解决办法，本文介绍了这些问题和相应的解决办法。最后，对与本文相关的重要领域做了分析，希望有关学者、研究人员能在这方面继续研究探讨，使我国的冰蓄冷技术走向成熟。

关键词：冰蓄冷二元冰流动性测试

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吸收式二元冰制备系统的研究

吸收式二元冰制备系统的研究

作者：吴德平大连海事大学

学位级别：硕士

能源紧缺问题已经成为全球面临的共同难题,越来越受到各国的密切关注,节能和减排已是时代的主题,也是将来船舶行业发展的目标和方针。船舶动力装置的余热利用是提高船舶经济性的主要措施,也是关系到国泰民安乃至整个世界和谐发展的重大... 详细信息

能源紧缺问题已经成为全球面临的共同难题,越来越受到各国的密切关注,节能和减排已是时代的主题,也是将来船舶行业发展的目标和方针。船舶动力装置的余热利用是提高船舶经济性的主要措施,也是关系到国泰民安乃至整个世界和谐发展的重大议题。本文通过对能源和环境问题的分析、船舶的制冷现状以及船舶的动力余热利用情况分析,提出了一种全新的二元冰制备系统。该系统是以TFE/TEGDME(三氟乙醇／二甲醚四甘醇)为工质对,以船舶柴油机冷却水余热为热源的吸收式制冰系统。该工质对安全环保、无结晶问题、沸点差大,TFE沸点低,TEGDME热稳定性能好在高温下仍能具有很强的吸收性能。该制冰系统与其它的制冰系统相比有很多优势。二元冰中的冰晶尺寸较小,外形规则,不会损伤食品的组织和外表且能隔绝食品与空气的接触有效的抑制细菌的繁殖;二元冰在融化过程中具有相变,因此有较高的蓄冷密度,使得同体积下的流体具有更大的热交换效率,能够快速冷却产品;二元冰具有良好的流动性;具有较小的过冷度,因此生产二元冰所消耗的能量较生产块状冰所消耗的能量少的多。该系统可以充分利用低品位的柴油机冷却水的余热来制取二元冰。因系统的蒸发温度可达零下20摄氏度左右,又可以利用免费的海水资源制冰降低了船舶淡水的消耗。该装置既能提高船舶柴油机的热量利用率,又解决了船舶制冷问题,一举多得,是一项非常有前景的节能环保新技术。本文研究了TFE/TEGDME的热物性,展开了以其为工质对的制冰循环的理论分析和计算,自行设计了系统的主要部件如蒸发器、吸收器、气液分离器、发生器、搅拌器和冷凝器等。搭建了吸收式二元冰制备实验台,对系统进行了性能参数预测分析,得出主要参数对二元冰制取量和COP值的影响规律,为后续的实验调试提供参考依据。

关键词：余热利用三氟乙醇/二甲醚四甘醇二元冰

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直接接触式二元冰制备过程特性研究

直接接触式二元冰制备过程特性研究

作者：樊建斌上海海事大学

学位级别：硕士

二元冰是指某类(如乙二醇)水溶液和冰晶粒子的混合物,呈泥浆状的悬浮液,具有单位体积热容量大且流动性好等特点,能够被泵送,通常也称为“冰浆”,在世界发达国家己进入实用阶段,是一种具有前途的供冷介质。采用直接接触式制冰与其他制冰... 详细信息

二元冰是指某类(如乙二醇)水溶液和冰晶粒子的混合物,呈泥浆状的悬浮液,具有单位体积热容量大且流动性好等特点,能够被泵送,通常也称为“冰浆”,在世界发达国家己进入实用阶段,是一种具有前途的供冷介质。采用直接接触式制冰与其他制冰方式相比具有高效、节能等特点。直接接触式换热与传统的盘管式传热方式相比,它的热阻大大减小,并消除了换热面结垢和腐蚀对换热的影响,直接接触式换热应用于蓄冷正逐步引起国内外学者的关注,它摆脱了传统制冰方式带来的冰层厚度增长、附加热阻增加的问题,从而可大大提高制冷机组的制冷效率。因此开展直接接触式蓄冷系统,特别是对其共混传热特性的研究对直接接触式蓄冷系统的设计及优化有着十分重要的指导意义。本文的研究工作主要集中在以下方面: 首先,作者提出了液滴显热换热的物理模型,得到了制冰罐内水温随时间变化等式通解,并进一步分析了不同情况下的解法:推导了液滴表面换热系数,并提出采用将不同时刻水温测量值和计算值之间的方差最小化方法确定λ值;提出了以液滴下降过程为基础的传热模型,利用液滴下降过程受力平衡原理推导得到液滴理想下沉速度,以及在此速度下的雷诺数表达式;指出通过求解e-λ)得到液滴表面换热系数,进而求得容积换热系数α,通过与试验值的比较,发现两者的均方根相对误差在10%以内。为了开展直接接触式二元冰制备技术以及显热换热特性试验研究,自行研制了一套具有蓄冷、放冷和测试系统的直接接触式二元冰蓄冷试验台。该系统具有以下功能:(1) 制冰罐内冰晶形成的规律研究;(2) 制冰罐内传热规律的试验研究;(3) 蓄冷装置效率的研究;(4) 试验台放冷规律的试验研究;(5) 直接接触式蓄冷介质的选择研究:(6) 二元冰流动阻力特性研究。提出了以容积换热系数为研究对象,对直接接触式二元冰系统中的制冰罐进行传热研究,以形成冰晶的HCFC123与水进行大量的试验研究,着重考察了制冰罐内载冷剂喷口速度、喷口位置、乙二醇浓度、搅拌器等因素对制冰罐内容积换热系数影响,并研究了上述因素对制冰罐内温度分布的影响。通过试验研究发现,制冰罐内容积换热系数随载冷剂喷口流速的增加而增大。随喷口位置上升而增大。对于搅拌器的影响,试验研究表明,开启搅拌器有助于提高罐内容积换热系数。研究还表明,容积换热系数随乙二醇浓度的减小而增大。通过试验数据发现,增大制冰速率的关键是提高容积换热系数。通过试验发现,搅拌器功率可间接反应罐内冰浆浓度,经过进一步的研究,有望成为在线测量冰浆浓度的一种方法。分析了直接接触式二元冰蓄冷试验台在实验过程中出现的问题,并提出了针对性的改进设计。本文的研究项目得到了江苏双良集团、上海市教委重点项目的资助。

关键词：二元冰直接接触式换热蓄冷传热特性试验研究

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二元冰技术的最新进展

制冷空调与电力机械 2006年第3期27卷 1-7,16页

作者：章学来上海海事大学蓄冷技术研究所上海200135

综述了国外在二元冰技术方面的研究进展,包括二元冰制备、二元冰技术的添加剂、二元冰系统的测试技术等。

关键词：二元冰制备添加剂测试技术