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基于空气喷射解除过冷的冰浆连续制备系统的研究

作　者: 李福乐
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 过冷水 过冷解除
分类号: TB69
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


能源问题是当今世界的三大问题之一,对于人均能源相对贫乏的我国,这一问题尤为突出。中国现在正处于高速发展的时期,对能源的需求与日剧增,而我国建筑能耗在总的能源消费中所占比例最大。建筑主要的耗能点是采暖和空调,而且这两者的耗能具有昼夜差距大的特点。冰蓄冷技术能够实现能源的合理配置,提高电能利用的稳定性,并能适应昼夜电价不同的政策,实现巨大的经济利益。冰浆蓄冷是动态冰蓄冷技术中最新最高效的蓄冷方法,近几年众多学者对这种方法做了大量研究。本文分析研究了冰浆连续制备系统研究现状,重点介绍了过冷法冰浆连续制备系统的工作原理,总结了过冷水法冰浆连续制备系统存在的问题及前人对这些问题的研究成果。根据冰浆制备的基本理论,借鉴前人的研究成果,设计搭建了实验用冰浆连续制备系统,并对该系统在特定工况(水流量52L/min,一次载冷剂流速1.3m/s、温度-8.0℃)下的最大过冷度和稳定过冷度进行了确定,初步研究了扰动对过冷水过冷状态的影响,利用压缩空气喷射过冷水实现了过冷水过冷状态的解除。实验结果表明：(1)一个确定的过冷水冰浆制备系统,当水的流动工况和一次载冷剂的流动工况一定时,过冷水所能达到的最大过冷度为一定值,且小于这一过冷度的过冷水都具有一定的稳定性；(2)扰动可以解除过冷水的过冷状态,不同过冷度下,解除过冷时所需的扰动量不同,过冷度越大,解除过冷时所需的扰动量越小,系统中存在的最大扰动量决定了系统中过冷水所能达到的最大过冷度；(3)压缩空气喷射入过冷水时产生的扰动量可以使过冷水过冷状态解除,不同过冷度下,解除过冷时所需的空气喷射动能不同,过冷度越大,解除过冷时所需的空气喷射动能越小,当过冷度大于1.5℃时,随过冷度的增大,解除过冷时所需的空气喷射动能急剧下降;(4)利用压缩空气解除过冷形成的冰浆为气液固三相均匀混合的高速流体,其中的冰晶粒径很小,约几十微米,且分布非常均匀。在高速流动下,这些冰晶不会在管壁面附着造成冰堵,利用压缩空气解除过冷形成的冰浆因为具有这样的流动特性,可以继续进行换热以提高冰浆的含冰率。基于实验研究的结果,提出了一种基于空气喷射解除过冷的过冷水冰浆连续制备系统。

全文目录


目录  4-6
Contents  6-8
摘要  8-10
Abstract  10-13
第1章 绪论  13-25
  1.1 研究背景和意义  13-14
  1.2 冰浆简介  14-15
  1.3 冰浆的应用  15-16
  1.4 国内外冰浆蓄冷技术的研究进展  16-24
    1.4.1 国内外冰浆制备方法的研究进展  16-22
    1.4.2 冰浆的流动与传热  22-23
    1.4.3 冰浆的传输  23-24
  1.5 本文主要工作  24-25
第2章 冰晶生成的基本理论  25-33
  2.1 相变的分类  25-27
    2.1.1 按热力学分类  25
    2.1.2 按相变方式分类  25-26
    2.1.3 按原子动迁特征分类  26-27
  2.2 相变过程分析  27-32
    2.2.1 扩散形核  27-31
    2.2.2 晶核形状及长大  31
    2.2.3 相变驱动力  31-32
  2.3 本章小结  32-33
第3章 过冷水法冰浆制备系统  33-43
  3.1 过冷水法冰浆制备系统工作原理  33-37
    3.1.1 过冷却器  33-35
    3.1.2 过冷解除的方法  35-37
  3.2 过冷水发生结冰的影响因素  37-41
  3.3 冰粘附理论及冰堵预防措施的研究进展  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章 实验系统的搭建及调试  43-50
  4.1 实验原理与目的  43-44
  4.2 实验系统的搭建  44-48
    4.2.1 冷水机组  44-45
    4.2.2 过冷水循环系统  45-47
    4.2.3 温度和压力测量及采集系统  47-48
  4.3 实验方法与步骤  48-50
第5章 实验结果及分析  50-66
  5.1 最大过冷度和稳定过冷度区间的确定  50-53
    5.1.1 最大过冷度的确定  50-52
    5.1.2 稳定过冷度区间的确定  52-53
  5.2 扰动对过冷状态的影响  53-54
  5.3 空气喷射与过冷解除  54-60
    5.3.1 利用空气喷射解除过冷的提出  54-55
    5.3.2 空气喷射解除过冷的实验及分析  55-60
  5.4 冰浆含冰率与过冷度的关系  60-61
    5.4.1 冰浆含冰率的测定方法  60-61
    5.4.2 利用空气喷射解除过冷时的冰浆含冰率  61
  5.5 基于空气喷射解除过冷的冰浆制备系统的开发  61-65
  5.6 本章小结  65-66
第6章 全文总结与展望  66-69
  6.1 全文总结  66-67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文目录  76-77
学位论文评闽及答辩情况表  77

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 制冷工程 > 制冷应用
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