纳米颗粒强化相变蓄冷特性的数值模拟（英文）

采用Fluen软件对纳米颗粒强化相变蓄冷特性进行了数值模拟,重点分析纳米粒子添加量和Gr数对蓄冷性能的影响,并解释其换热机理。研究结果表明:纳米颗粒的体积分数是影响纳米颗粒强化相变材料结冰时间的一个主要因素,但Gr数对其结冰时间影响不大。对于一给定的Gr数,随着纳米粒子体积分数的增加,结冰时间减少,纳米粒子体积分数为1.0%时,纳米颗粒强化相变材料的结冰时间降低了16.3%。这是由于纳米颗粒强化相变材料具有较高的导热系数。另一方面,由于纳米颗粒强化相变材料融解潜热降低,则纳米颗粒强化相变材料结冰时,每单位质量的纳米颗粒强化相变材料需要的能量较少,所以纳米颗粒强化相变材料具有较高的热释放率,在相变储能应用中具有巨大优势。     

纳米流体强化相变蓄冷特性的实验研究

在水基液中添加少量的纳米Cu颗粒(平均粒径为25nm),经超声波振荡和添加分散剂后,制备成分散稳定的Cu-H2O纳米流体.实验研究了纳米颗粒添加剂对水过冷度的影响,并采用红外热摄仪在线观察了纳米流体结晶过程的温度分布.结果表明.在水基液中加入纳米Cu粒子后,其过冷度明显降低,且随着纳米Cu质量分数的增加,流体的结冰时间缩短.Cu-H2O纳米流体的相变温度比水的提高了1℃,因此,纳米流体蓄冰时可以降低压缩机的输入功率,从而节约成本、减少能耗.     

Al_2O_3-H_2O纳米蓄冷箱蓄冷效果的影响因素

本文采用低密度海绵吸附纳米流体(相变蓄冷剂)中的纳米颗粒,改变蓄冷剂(PCM)的热物理性质,以强化蓄冷箱的蓄冷效果。采用正交实验法,以胡萝卜为实验对象,箱内空气平均温度对时间的积分值为对比指标,分析海绵厚度(8 mm、16 mm、20 mm)、纳米流体质量分数(0.1%、0.15%、0.2%)、每千克蔬菜对应的蓄冷材料质量(0.429 kg、0.5 kg、0.571 kg)、蔬菜预冷温度(-1℃、4℃、12℃)对蓄冷效果的影响。研究结果表明:影响蓄冷效果的主次因素为蔬菜预冷温度、纳米流体质量分数、蓄冷材料质量、海绵厚度;蓄冷效果随着海绵厚度、PCM质量分数和PCM质量的增大而增强,预冷温度在4℃时较佳;由极差值可知,各因素的最优水平为海绵厚度20 mm、纳米流体质量分数0.2%、蓄冷材料质量0.571 kg、预冷温度4℃,但是从经济角度考虑,海绵厚度可以用16 mm代替20 mm,纳米流体质量分数可以用0.15%代替0.2%。该实验方法及结果具有指导借鉴作用,可以为后期的实验及分析提供理论基础。     

管内温度及流速对管外纳米流体蓄冷结冰过程的影响

相变蓄冷器是冰蓄冷空调的重要部件,蓄冷器管内蓄冷材料的流动状态对冰层具有一定影响。本文以蓄冷材料的进口条件、纳米复合相变材料的体积分数对蓄冷过程固液相变化、温度的影响为切入点, 通过数值模拟对套管式蓄冷器进行研究,获得了优化的蓄冷条件。结果发现：进口水温越低,蓄冰速度越快;入口速度对蓄冷过程的影响比温度小,适当提高流速可以减小进出口温差,使体系温度分布更加均匀;纳米流体的引入可以提高蓄冷效率,但体积分数的控制是关键,否则影响蓄冷效果。     

Al_2O_3-H_2O纳米流体相变蓄冷特性研究

在水介质中悬浮少量的纳米氧化铝颗粒(粒径20nm),通过添加分散剂和超声波振荡,制备成均匀分散的Al2O3-H2O纳米流体。对水和Al2O3-H2O纳米流体的相变蓄冷特性进行了实验比较。结果表明,加入纳米Al2O3可降低水的过冷度,缩短结冰时间;在相同的时间内,纳米流体的蓄冷量要大于纯水。     

纳米流体相变蓄冷材料的基本特性与应用前景

概述了相变蓄冷材料,包括气体水合物、功能热流体和定形相变蓄冷材料等的基本特性和最新进展.介绍了纳米流体传热特性的研究现状,提出了纳米流体相变蓄冷技术,并对它的技术优势和潜在的应用前景做了展望和分析.     

低温相变纳米流体释冷特性研究

在共晶盐BaCl2水溶液中悬浮粒径为20nm体积分数为1.13％的TiO2颗粒,通过添加分散剂和超声波振荡,制成分散均匀的TiO2-BaCl2-H2O纳米流体.对BaCl2溶液和纳米流体进行同步蓄冰放冷实验,实验表明:加入纳米TiO2粉体后,在融冰放冷时纳米流体融冰速率要比BaCl2溶液大,在同样时间内纳米流体放冷量要多于BaCl2溶液,在换热器中纳米流体总的传热系数要大于BaCl2溶液的,表明纳米粒子有助于强化蓄冷剂的传热性能.     

相变蓄冷纳米复合材料的熔解热研究

TiO2-WATER相变蓄冷纳米复合材料是一种新型的空调蓄冷介质.用差示扫描量热法测试了其熔解潜热,结果显示熔解潜热比水的低,但由于其熔解温度低于水的熔解温度,相变蓄冷纳米复合材料比水具有更大的显热储存能力.     

低温相变蓄冷纳米复合流体成核过冷度的实验研究

在共晶盐BaCl2水溶液中添加亲水性分散剂,经过超声振动制备了粒径为20nm的4种不同体积分数的TiO2-BaCl2-H2O纳米流体.对BaCl2水溶液和纳米流体同步进行蓄冷实验,结果表明:加入纳米TiO2粉体后,可大幅度降低BaCl2水溶液的结晶成核过冷度,并且纳米流体的起始成核时间比BaCl2水溶液提前,结晶结束所花时间也大大少于BaCl2水溶液.最后对纳米粒子影响基液的结晶机理进行了分析.     

Al2O3纳米流体相变特性的DSC研究

纳米流体相变时所体现出的特性是其作为蓄冷相变材料使用的重要基础。利用差示扫描量热法分别测量了纳米颗粒粒径为10nm、20nm、50nm、100nm、500nm,质量分数为5%、10%、12%、15%、20%,以及降温速率为2℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、9℃/min的Al2O3纳米流体的凝固点、冰点、融化点、比热及相变潜热的影响。测量结果表明:纳米流体的凝固点、冰点值都高于去离子水;随着颗粒粒径、质量分数和降温速率的增加,纳米流体的凝固点、冰点逐渐升高,而比热值逐渐减小。融化温度随着颗粒粒径、质量分数的增加而增加,且随着降温速率的增加而小幅度的降低。去离子水的相变潜热值高于纳米流体的潜热值;随着纳米颗粒粒径的增加,潜热值越大;随着质量分数和降温速率的增加,相变潜热值越小。     

洋葱提取物/PVA薄膜的制备及其对冷鲜肉品质影响的研究

目的制备复合保鲜膜,对冷鲜肉进行包装,评价其保鲜效果。方法通过测定膜的力学性能,并对贮藏期间冷鲜肉品的pH值、质量损失率、质构、挥发性盐基氮含量和菌落总数等保鲜性能指标进行检测,分析洋葱提取物/聚乙烯醇(PVA)膜对冷鲜肉品贮藏品质的影响。结果洋葱提取物/PVA复合保鲜薄膜具有良好的力学性能,当洋葱提取物添加量占PVA总量的0.056%时,抗拉强度为36.26MPa,断裂伸长率为59.72%。随着贮藏时间的增加,未添加洋葱提取物纯PVA薄膜中的肉品表面出现粘度增大、颜色变淡等现象;添加洋葱提取物的保鲜薄膜对肉品腐败有一定抑制作用,当洋葱提取物占PVA总量的0.069%时,保鲜效果最佳。结论洋葱提取物/PVA膜显著地保存了冷鲜肉品中的营养成分,延长了冷鲜肉品的贮藏时间,且对感官品质没有影响,达到了保鲜效果。     

UV固化水性聚氨酯基油墨的制备

将季戊四醇三丙烯酸酯引入聚氨酯预聚体的末端,制备了新型可UV固化的水性聚氨酯树脂,并以其为连接料,制备了UV固化水性凹印油墨,研究了DMPA质量分数对UV固化水性聚氨酯乳液性能的影响及UV固化水性凹印油墨的性能。结果表明,随着DMPA质量分数的增加,乳液的颜色由乳白不透明逐渐转变为半透明泛蓝光,稳定性能增强,粒径不断减小,固含量随之增加,综合考虑,确定适宜的DMPA质量分数为6.25%;制得的UV固化水性凹印油墨符合国家标准的水性烟包凹印油墨的性能要求,基本能够满足实际使用过程中印刷适性的要求。     

水冷压缩式CO2水合物蓄冷系统的蓄冷特性实验研究

本文实验研究了初始充注压力为3.5~4.0 MPa时水冷压缩式CO2水合物蓄冷系统的蓄冷特性,通过实验数据计算蓄冷量和蓄冷速率。结果表明：高充注压力具有更好的蓄冷特性,原因在于充注压力越高,反应釜入口干度越小,单位质量CO2携带的冷量越大。在初始充注压力为4.0 MPa时,蓄冷特性最好：蓄冷时间最短（11.33 min）,平均蓄冷速率最高（5.19 kW）,水合物生成质量最多（3.96 kg）,水合物蓄冷量占总蓄冷量比例最高（57%）;在初始充注压力为3.5 MPa时,蓄冷特性最差：蓄冷时间最长（37.50 min）,平均蓄冷速率最低（1.07kW）,水合物生成质量最少（1.58 kg）,水合物蓄冷量占总蓄冷量比例最低（34%）。与风冷压缩式蓄冷系统相比,水冷压缩式蓄冷系统水合物生成质量增长率最高为38.6%,总蓄冷量增长率最高为13.24%。     

鱼鳞胶原蛋白复合抗菌膜对罗非鱼肉的保鲜效果

目的制备具有抗菌性能的鱼鳞胶原蛋白复合膜,并研究其对鱼肉的保鲜效果。方法利用鱼鳞提取胶原蛋白,与马铃薯淀粉混合制备可食性复合膜,在膜中加入高良姜精油天然抗菌剂,考察精油对膜的成膜特性。结果精油降低了膜的抗张强度和透明度,增加了膜的断裂伸长率和水溶性,并且抗菌膜对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和黑霉菌都有较好的抑菌作用。采用含高良姜精油质量分数为1%的抗菌复合膜对罗非鱼肉进行冷藏保鲜,抗菌膜包覆的鱼肉在第8天的TVB-N值为146.7mg/kg,为二级鲜度可食用,而包覆的对照组在第6天时TVB-N值为267.8 mg/kg,已不可食用。相比对照组,抗菌膜包覆的鱼肉TBA、菌落总数、p H值均处于较低的水平。结论抗菌复合膜能抑制鱼肉脂肪氧化腐败和微生物生长,延长鱼肉冷藏的货架期。     

Effect of the particle size ratio on the structural properties of granular mixtures with discrete particle size distribution

In this study, the discrete element method was used to examine the structural properties and geometric anisotropy of polydisperse granular packings with discrete uniform particle size distributions. Confined uniaxial compression was applied to granular mixtures with different particle size fractions. The particle size fraction (class) was defined as the fraction of the sample composed of particles with a certain size. The threshold value of number of particle size fractions (i.e., the value above which structural properties of assemblies remain constant) was determined. The effect of heterogeneity in particle size on the critical value of number of particle size fractions was investigated for packings with different ratios between diameters of the largest and smallest grains. The threshold number of particle size classes decreased from five to three as the diameter ratio between the largest and smallest grains increased. Regardless of the diameter ratio, the critical number of particle size fractions (above which the packing density and coordination number of the granular mixtures remained constant) was determined to be five. The study has also shown an increase in packing density of binary mixtures with particle size ratio increasing up to 2.5, which was followed by decrease in density of mixtures with larger particle size ratios, which has not so far been reported in the literature.     

正十二醇相变储热微胶囊的制备与表征

以相变物质正十二醇为芯材,三聚氰胺-甲醛树脂为壁材,采用原位聚合法合成了具有高储热密度的相变储热微胶囊,使用DSC、SEM和激光散射粒度分析仪等手段对其进行了表征。结果表明,乳化剂种类、乳化搅拌速度、正十二醇投料质量分数对微胶囊相变潜热及相变材料包封效率有重要影响。当采用SMA和OP-10复配(质量比4∶1)为乳化剂,乳化搅拌速度为4500r/min,正十二醇投料质量分数为69%时,可制备出相变温度为24℃,相变潜热为167J/g,平均粒径为30μm左右的表面光滑的球状微胶囊,正十二醇包封效率高达97.5%。     

复合生物保鲜剂对冷鲜牛肉的保鲜效果研究

目的为了延长冷鲜牛肉的货架期,提高冷鲜牛肉贮藏期间的品质,研究复合生物保鲜剂的保鲜效果。方法利用多种生物保鲜剂对冷鲜牛肉进行处理,并在室温下进行贮藏,每隔3 d对冷鲜牛肉的含水量、pH和TVB-N值进行测定,并根据单因素实验所得结果,选择效果明显的保鲜剂按照一定比例组成复合生物保鲜剂,对冷鲜牛肉进行处理,并检验其保鲜效果。结果生物保鲜剂处理后的冷鲜牛肉的储存期和品质均较未处理的试样有明显提升,其中壳聚糖、茶多酚和溶菌酶的保鲜效果更明显,因此,选择这3种保鲜剂作为复合保鲜剂对冷鲜牛肉进行处理,在4℃条件下贮藏,并在第6天对其挥发性盐基氮进行了测定,分析结果表明,当壳聚糖、茶多酚和溶菌酶的质量分数分别为5%,1%,3%时,冷鲜牛肉的TVB-N取极小值59.2 mg/kg,仍然保持比较新鲜的状态。结论复合生物保鲜剂对冷鲜牛肉具有比较明显的保鲜作用,能够有效地延长肉品的货架期。     

聚乙烯醇/纳米银薄膜的制备及其对黄骨鱼保鲜效果的研究

目的研究聚乙烯醇(PVA)/纳米银薄膜的抑菌性能,探索食品保鲜包装新方法。方法以PVA和水为基本原料,戊二醛为改性剂,用溶液流延法制备含有不同质量分数(1%,2%,3%)纳米银的PVA薄膜,分别表征其力学性能和耐水性能。将鱼肉用薄膜包裹,在4℃下贮藏,每隔3 d取样测定菌落数并进行感官分析。结果 PVA/纳米银薄膜对鱼肉有明显的抑菌作用,当纳米银添加质量分数为1%时,薄膜的拉伸强度为19.41 MPa,断裂伸长率为49%,力学性能良好;吸水率为32.2%,润湿角为55.1°,疏水性较好;与空白组相比,鱼肉货架期延长了4 d左右。结论质量分数为1%的纳米银能够增强薄膜的抑菌效果、有效维持鱼肉的感官品质,因此,在冷链运输中有很好的应用前景。     

癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的制备与表征

以SiO2为载体,癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备了癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料,利用等温吸放湿法、步冷曲线法、FTIR、SEM、激光粒度分析仪(LPSA)、BET、TGA和DSC等对其进行性能测试和表征。结果表明:癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料的载体材料SiO2具有"笼"结构,其大量微孔形成三维空间网格结构既可以通过癸酸-棕榈酸与SiO2的物理嵌合方式包裹与束缚相变材料,又可以通过SiO2的亲水性能吸附水分子,具有良好的热湿性能。癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料表面光滑圆润无明显凹陷,颗粒粒径较小且均匀性较好(粒径为82.14nm、孔体积为0.010 7mL/g、孔比表面积为25.16m2/g、孔平均直径为26.63nm),属于纳米级有机相变芯材/无机基体复合材料;相变温度为19.88~23.13℃、相变潜热为38.55~42.56J/g,癸酸-棕榈酸的质量分数约为31.59%,满足人体舒适度的温度范围,适合在建筑领域中广泛应用。     

Study of residual particle concentrations generated by the ultrasonic nebulization of deionized water stored in different container types

A scanning mobility particle sizer has been used to quantify residual particle number and mass concentrations generated by ultrasonic nebulization of deionized (DI) water stored in a variety of bottles. High variability of residual particles was found not only between different bottle types but also between different bottles of the same type. Degradation of the water quality, quantified as increased residual mass and number concentrations as a function of time, occurred to varying degrees for water stored in different bottle types. Overall, glass bottles showed the highest residual particle concentrations and exhibited the poorest stability over time. After a storage period of 3 weeks, DI water stored in Pyrex bottles showed average increases in particle mass and number densities in the aerosol of over 250% and 60%, respectively. Total dissolved impurity levels in the water increased from 110 to 290 ng mL(-1) over the 3-week period. It is hypothesized that leaching from the bottle walls increases impurity levels in the water over time. Leaching was observed for both glass and polymer bottles. Contrary to this trend, residual particle concentrations from deionized water stored in Teflon bottles showed a net decrease during the measurement period. With respect to absolute residual particle concentrations and storage stability, a Teflon bottle yielded the best performance. Total residual particle mass and number densities for Teflon were less than a factor of 15% and 1%, respectively, as compared to residual particle levels observed for the Pyrex bottle. Absolute dissolved impurity levels in the water for the Teflon bottle decreased from 7.8 to 3.7 ng mL(-1) over the 4-week period.