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蒸发式过冷水法制冰浆的模拟研究

作　者: 李鹏辉
导　师: 韩吉田
学　校: 山东大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 冰浆蒸发式过冷水雾化传热传质
分类号: TB69
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 32次
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内容摘要

冰浆蓄冷是一种有效的蓄冷形式,这种冰水混和流体具有使用安全,对环境无污染,并且能充分利用夜间电力,节约电力费用等优点,因而冰浆蓄冷在技术上和经济上都具备相当大的优势；同时,由于冰浆具有良好的输送性能和较大的相变潜热,冰浆蓄冷系统可以实现大范围的集中区域供冷,这样便能发挥该系统在节能环保方面的优势。蒸发式过冷水法是一种新式的制冰浆方法。与传统过冷水制冰方法相比,该方法不存在冰堵问题,而且制冰效率有所提高。与真空法制冰系统相比,它省去了复杂的机械抽真空设备,系统运行的稳定性更高。蒸发过冷室是该制冰系统的关键部件,水通过喷嘴雾化进入蒸发室的低温低湿空气环境中进行换热与蒸发降温,最终达到预定的过冷温度,经过冷解除装置解除过冷成为冰晶。本文通过编写程序模拟单个液滴的降温结晶过程,分析了液滴在低温低湿空气中的传热传质；之后使用FLUENT软件对整个喷雾蒸发过程进行模拟,经过对模拟数据的分析得到以下结论：(1)喷嘴雾化压力增大能够使液滴直径减小,从而减小其径向运动的最大距离,同时液滴降温所需冷量减小,降温的速度也会加快。因此,在设备条件允许的情况下可在一定范围内适当提高喷雾压力。(2)增大雾化角度能一定程度的减小液滴直径,但由于横向分速度增大,液滴横向运动的最大距离会随之增加,这对于蒸发室直径尺寸的设计是不利的。(3)喷嘴水流量变化同样能影响液滴直径。在本文的模拟条件下,液滴直径随着水流量的增加而增大,这对液滴降温是不利的。同时流量还与系统所需冷量以及系统的冰浆生成量有直接关系,流量的选取也至关重要。(4)环境空气的温度、相对湿度、流速等也会影响降温过程,其中温度变化对液滴降温速度的影响最明显；此外空气温度和相对湿度共同决定了液滴所能达到的最低温度；空气流速对最大喷水量的影响最大,即冰晶的产量受空气流速的影响最大。

全文目录

目录  4-6
Contents  6-8
摘要  8-9
Abstract  9-12
第1章绪论  12-22
  1.1 冰浆技术简介  12-14
  1.2 冰浆制取方法  14-19
    1.2.1 过冷法  14-15
    1.2.2 机械刮削法  15-16
    1.2.3 流化床法  16-17
    1.2.4 直接接触法  17
    1.2.5 真空法  17-18
    1.2.6 蒸发式过冷水法  18-19
  1.3 国内外研究现状  19-20
  1.4 本文主要工作  20-22
第2章系统原理分析  22-33
  2.1 系统运行原理  22-23
  2.2 喷雾原理  23-28
    2.2.1 喷雾的影响因素  24-25
    2.2.2 静态液滴的形成  25
    2.2.3 液滴的碎裂  25-27
    2.2.4 液滴尺寸分布  27
    2.2.5 喷嘴及其特点  27-28
  2.3 除湿原理  28-32
    2.3.1 除湿方法  28-30
    2.3.2 溶液除湿  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章单个液滴降温过程的模拟  33-42
  3.1 建立数学模型  33-36
    3.1.1 全液相阶段  34-35
    3.1.2 固-液相阶段  35-36
    3.1.3 全固相阶段  36
  3.2 模拟数据分析  36-40
    3.2.1 与实验数据对比  36-37
    3.2.2 结晶过程分析  37-40
  3.3 本章小结  40-42
第4章喷雾过程整体模拟  42-61
  4.1 模型与计算理论  42-45
    4.1.1 蒸发室模型  42-43
    4.1.2 喷嘴雾化模型  43-44
    4.1.3 模拟条件及方法  44-45
  4.2 模拟结果分析  45-59
    4.2.1 雾化直径分布  45-48
    4.2.2 液滴降温过程  48-53
    4.2.3 多工况综合分析  53-59
  4.3 本章小结  59-61
第5章系统整体分析  61-68
  5.1 性能分析计算  61-65
  5.2 系统参数设计  65-67
  5.3 本章小结  67-68
第6章总结与展望  68-70
  6.1 全文总结  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
硕士在读期间发表论文情况  75-76
学位论文评阅及答辩情况表  76

蒸发式过冷水法制冰浆的模拟研究

内容摘要

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