多壁碳纳米管作用下乙醇溶液静态闪蒸特性实验研究

为研究用于工业真空制备二元冰的最佳工况,本文基于静态闪蒸理论,设计并搭建了一套固体吸附条件下乙醇溶液真空闪蒸制冰实验系统。在同一初始压力下(100 Pa),研究了不同乙醇浓度、环境温度和多壁碳纳米管尺寸对静态闪蒸制冰特性的影响。结果表明:乙醇的添加在防止重结晶的同时可以降低蒸馏水真空闪蒸制冰的过冷度,较高浓度的乙醇溶液不利于闪蒸制冰,5%质量浓度的乙醇溶液闪蒸特性稳定,可将蒸馏水过冷度降低60. 62%,较适合静态闪蒸制冰;随着环境温度升高,闪蒸室内溶液闪蒸量增大,随着环境温度从10℃升至20℃,闪蒸率从25. 45%增至44. 04%。较低的环境温度有利于真空闪蒸制冰;随着添加多壁碳纳米管粒径的减小,乙醇溶液过冷度减小,当多壁碳纳米管外径为5～18 nm时,真空闪蒸的含冰率相对于5%质量浓度的乙醇溶液提高51. 45%,相对于蒸馏水提高38. 22%。过冷度相对于5%质量浓度的乙醇溶液降低24. 36%,相对于蒸馏水降低70. 21%,对于减小蒸馏水过冷度和提高含冰率效果显著。     

纳米TiO2流体表面改性及对真空闪蒸制冰的影响

利用电镜扫描法、紫外分光光度法及烘干称重法对纳米TiO₂流体的分散稳定性进行了综合评价,研究了表面活性剂种类及浓度对其分散稳定性的影响。将纳米TiO₂流体引入真空闪蒸制取冰浆系统,研究了纳米TiO₂浓度、表面活性剂浓度及对吸附作用下纳米TiO₂流体真空闪蒸制冰的影响。结果表明,表面活性剂类型对纳米TiO₂流体分散稳定性的影响很大,复合型的分散稳定性最佳,其次是阴离子型;纳米粒子及表面活性剂可以增强真空下纳米TiO₂流体的成核效果,增大含冰率,降低过冷度;表面活性剂浓度是影响真空闪蒸制冰系统压力及闪蒸率的重要因素,系统压力及闪蒸率均随着表面活性剂浓度的增大而增大;另外,确定了在吸附作用下真空闪蒸制冰系统中使用纳米TiO₂流体的最佳条件。在最佳条件下,含冰率为18.35%,过冷度为0.51℃,热导率为0.920W/(m·K),对比蒸馏水有较大改善。吸附作用下真空闪蒸制冰可行性较高,制取冰浆效果优良。     

Al_2O_3纳米流体动态喷射真空制冰特性

配制溶质为Al_2O_3纳米粒子、黄原胶为分散剂,经超声波振荡后分散均匀稳定的Al_2O_3-H_2O纳米流体。利用真空动态喷射制冰实验装置,设定初始压力300 Pa,研究在有无固体吸附作用、不同纳米流体浓度、不同纳米颗粒粒径和不同供液流量下的真空闪蒸制冰特性。结果表明,吸附作用对真空制冰系统稳压效果显著且有助于捕捉实验中的水蒸气;当冷却介质温度低于吸附剂初始温度时,吸附剂有更好的吸附能力但冷却温度不宜过低;纳米流体浓度越大、纳米粒子粒径越小,更利于制取高含冰率的冰浆;对于同一浓度的纳米流体,合理控制供液流量可以获得不同含冰率的冰浆;在2%(质量)NaCl下,各粒径的纳米流体浓度不宜超过0.05%(质量)。     

Cu纳米流体真空闪蒸制冰的实验特性

在去离子水中加入Cu纳米颗粒,通过添加分散剂和超声波振荡,配制均匀分散的Cu-H₂O纳米流体。在100 Pa初始压力下,通过改变纳米颗粒粒径、纳米流体质量分数研究均匀分散的纳米流体对真空闪蒸制冰实验特性的影响。结果表明,水中加入纳米颗粒（无分散剂,纳米颗粒有沉降现象）,可降低水过冷度,缩短相变结冰时间,而分散均匀无沉降的纳米流体可显著缩短相变时间,使过冷度降低37%;在闪蒸瞬间,纳米流体对液相降温过程几乎没有影响;纳米流体质量分数越大,结冰时间越短,固相降温段降温速率越大;随着纳米颗粒粒径减小,相变时间缩短,而固相降温阶段温降速率几乎相同,较低浓度时（0.05%）,粒径的改变,对纳米流体过冷度影响不大,基本维持在1.5℃。     

MWCNT-H2O纳米流体对静态真空闪蒸制冰实验的影响

在蒸馏水中加入多壁碳纳米管（MWCNT）纳米粒子,选用亲水性非离子型表面活性剂TNWDIS为分散剂。经过超声波震荡,配制分散均匀稳定的MWCNT-H₂O纳米流体。利用静态真空闪蒸实验台,设定系统压力为100Pa,研究在吸附作用下多壁碳纳米管纳米粒子浓度、粒径、TNWDIS与MWCNT配比对闪蒸制取冰浆实验的影响。结果表明,多壁碳纳米管的加入可消除闪蒸制冰的相变蓄冷阶段、缩短液相降温时间使流体更早出现过冷现象;20～40nm粒径的MWCNT纳米粒子使用TNWDIS进行分散,质量分数范围在0.075%～0.15%时多壁碳纳米管纳米流体分散均匀稳定、达到最佳效果,其中质量分数为0.1%的纳米流体最大降低水的过冷度达62.2%;过冷度随着MWCNT纳米粒子粒径的增大而升高,闪蒸率基本维持在40%,但含冰率呈现非线性变化;20～40nm粒径的MWCNT纳米粒子使用TNWDIS配制成质量分数为0.1%的纳米流体,TNWDIS与MWCNT的分散配比建议采用0.5∶1,过冷度基本维持在2℃。     

不同盐水比对三水醋酸钠混合体系稳定过冷影响的研究

相变材料的过冷在蓄热方面一直被认为是一大缺点,但是使材料处于长期、稳定的过冷状态,可以使季节性储热成为可能。为了保持稳定高效的内能,保持储热材料过冷的稳定是一个重要的前提。采用三水醋酸钠作为储热介质,加入不同比例的去离子水形成盐水质量比不同的混合体系,研究其在不同冷却速度和冷却温度条件下溶液过冷的稳定情况及多次循环后的过冷度。结果表明,冷却速度越快、冷却温度越低,溶液的过冷稳定性越差;溶液中含水比例越高,其过冷的稳定性越好但相变温度越低。经过100次循环后,在-20℃的冷却环境中,混合体系过冷度降低约10℃,在0℃以上依旧保持稳定过冷。差示扫描量热分析表明,盐水质量比为3∶3的三水醋酸钠混合体系的平均相变潜热值最高,为291.6kJ/kg。与商用热袋相比,盐水质量比为3∶3的三水醋酸钠混合体系具有更高潜热值和相变温度并有更好的过冷稳定性,具有较大应用潜力。     

氯化钙/硼砂改性真空闪蒸制冰实验研究

为了研究可溶性盐氯化钙(CaCl_2)/硼砂对真空闪蒸制取冰浆的影响,在蒸馏水中加入CaCl_2作为添加剂,硼砂作为成核剂,通过引入固体吸附模块,进行了真空制冰实验。结果表明:添加CaCl_2可吸收部分闪蒸过程产生的水蒸气,并能缩短液相降温时间;随着CaCl_2浓度的升高,过冷度及含冰率逐渐降低,闪蒸率呈非线性变化;CaCl_2的添加质量分数建议为1%,能降低水的过冷度达2.08℃,含冰率达24.10%,闪蒸率达17%;硼砂的添加对降低CaCl_2溶液在闪蒸制取冰浆系统中几乎没有作用,相较于纯水,随着硼砂浓度的增加,CaCl_2-硼砂复合溶液对过冷度呈小幅降低趋势;随着初始温度的降低,闪蒸过程中的过冷度逐渐降低,含冰率逐渐升高,较低的初始温度有利于冰浆的制备。     

Al2O3纳米流体动态喷射真空制冰特性

配制溶质为Al₂O₃纳米粒子、黄原胶为分散剂,经超声波振荡后分散均匀稳定的Al₂O₃-H₂O纳米流体。利用真空动态喷射制冰实验装置,设定初始压力300 Pa,研究在有无固体吸附作用、不同纳米流体浓度、不同纳米颗粒粒径和不同供液流量下的真空闪蒸制冰特性。结果表明,吸附作用对真空制冰系统稳压效果显著且有助于捕捉实验中的水蒸气;当冷却介质温度低于吸附剂初始温度时,吸附剂有更好的吸附能力但冷却温度不宜过低;纳米流体浓度越大、纳米粒子粒径越小,更利于制取高含冰率的冰浆;对于同一浓度的纳米流体,合理控制供液流量可以获得不同含冰率的冰浆;在2%（质量）NaCl下,各粒径的纳米流体浓度不宜超过0.05%（质量）。     

如何建设生态城市

生态城市建设是人类文明进步的标志，是城市发展的方向。从人类文明发展史角度看，人类经历了蒙昧、野蛮而逐步走向文明，从渔猎文明发展到农业文明再发展到现在的工业文明，每一次文明更替都是一次社会革命，促进了社会经济的大发展、大进步。目前的工业文明虽取得了很大成就，