真空制冰水滴结冰过程影响因素分析

为研究真空制冰水滴结冰过程影响因素,建立了真空制冰动态特性的数学模型,通过实验验证了模型的正确性。基于实验并通过模型分析了真空制冰水滴结冰过程的影响因素,主要包括环境温度、环境压力、供水水温、水滴半径及水滴下落初速度。该数学模型为二元冰真空制备的优化设计提供了理论基础。     

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）。     

蒸发式过冷水制冰中单个水滴的蒸发过冷特性

为分析蒸发式过冷水制冰中单个水滴在此低温低湿空气环境中的蒸发特性,建立了水滴蒸发过冷过程的数理模型。通过悬挂水滴实验与模拟结果的对比,验证了模型的有效性。因此利用该数学模型预测微小直径水滴的蒸发特性是可行的。通过模拟计算获得了水滴初始直径、初始水温、空气温度、空气含湿量和空气流速对水滴蒸发过冷过程的影响。结果表明,水滴初始直径越小、温度越低或空气流速越大,水滴的冷却速率就越大,达到稳态时的过冷时间就越短。另外,通过降低空气温度或含湿量不仅提高了水滴的冷却速率,而且增加了水滴达到稳态时的过冷度。通过水滴蒸发过冷特性的分析,可为制冰系统的优化设计及提高系统制冰效率提供理论参考。     

吸附作用下真空制冰特性的实验分析

基于水的真空闪蒸理论,设计了一种吸附作用下闪蒸制冰的实验装置。在一定的预设压力值（400、600、800 Pa）、液面高度（20～50 mm）及初始温度（32、22℃）条件下,进行了有无吸附模块的对比性实验。对实验结果进行了定性分析,结果表明：与无吸附条件相比,在吸附作用下,闪蒸室压力及液体温度下降得更快,沸石吸附模块的存在能够强化真空条件下水的闪蒸。同时分析了液面高度对闪蒸的影响,相同的初始温度、预设压力条件下,液面高度越小,吸附条件下闪蒸室的压力下降得越快。     

真空法动态制冰的非等温结晶动力学

以氯化钠水溶液为制冰溶液,采用真空法制备得到冰浆。从理论上论证非等温结晶动力学模型Jeziorny法和Mo法用于描述冰浆结晶行为的可行性。通过实验测定不同结晶时间下的冰浆含冰率,并建立了冰浆生成过程的非等温动力学方程。研究结果表明：Jeziorny法和Mo法可很好地描述冰浆的非等温结晶过程;Jeziorny模型指数n的值在0.473~0.525间,表明不同实验条件下的结晶机理基本一致,冰晶呈片状增厚生长;Jeziorny模型中的结晶动力学参数K_c、t_0.25和Mo模型中的冷却速率函数F（T）的变化规律均表明高冷却速率可促进冰浆的形成,同时氯化钠的添加会在一定程度上抑制冰晶生长。     

水膜闪蒸真空制冰的换热特性

引言当一定温度的液体突然暴露在低于其饱和压力的环境下时,液体由最初的平衡状态变成过热状态,液体中的过热量已经不能以显热的方式来包含能量,不能继续存在于液体中,会迅速转换为蒸发潜热,形成汽泡,同时液体温度迅速下降,这个过程被称为液体的闪蒸。由于闪蒸现象伴随着大量的水蒸气生成和剧烈的温度下降,在现代工业中,闪蒸被广泛应用在海     

悬垂水滴表面天然气水合物的生长特性

针对天然气水合物的喷雾法制备,设计并搭建了悬垂水滴显微实验装置,研究了不同温度和压力条件下天然气水合物在悬垂水滴表面的生长形态,建立了水滴表面水合物膜的生长模型,并通过实验研究了驱动力、过冷度、水合反应速率、气体扩散速率及十二烷基硫酸钠(SDS)浓度对水合物膜生长的影响. 结果表明,水合物膜的生长速率随过冷度的增加而增加,实验条件下测得水滴表面水合物膜的生长率为0.24~0.39 mm/s. 水滴表面水合物膜的生长为内扩散控制,水合物的活化能为13.01 kJ/mol. 当SDS浓度为550 mg/L时,界面反应速率常数有最大值0.0027 m/s.     

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)。     

捕捉神奇的水滴塑像

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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℃。     

真空闪蒸制取冰浆系统(火用)分析

采用已有的计算冷量以及损失的公式,对实验室用真空闪蒸制取冰浆系统进行了(火用)分析。利用EES软件,对真空闪蒸法冰浆制备系统中的4个关键环节(冷水冰水混合、真空室内喷雾闪蒸、捕水器内蒸汽凝结成霜、制冷机制备低温盐水)进行计算,得出各个环节(火用)损失以及整个系统的(火用)效率。结果表明:实验用真空室内喷雾闪蒸环节的(火用)效率较高,捕水器内蒸汽凝结成霜的(火用)效率较低,制冷机组制备低温盐水(火用)效率最低,(火用)损最大,导致整个系统的效率相对较低。为了改善真空闪蒸制取冰浆系统的能耗,应对低温盐水制备环节进行优化或采用其他方式替代该环节。     

局部微型加热下液滴表面温度分布特性

液滴表面温度分布直接影响液滴内部微流状况,而目前文献对液滴表面温度研究主要基于平板全局加热模式。采用MEMS集成工艺和红外热像分析手段,对基于中心局部微型加热下的液滴表面温度分布特性进行了实验研究。研究发现：局部加热液滴表面温度分布与平板全局加热液滴表面温度分布不同,呈现顶端温度高、边缘温度低的凸形温度分布规律;随着加热功率增加,液滴表面温度和温度梯度都会随之增加,而当加热功率增加到一定值后,液滴表面温度增幅趋于一致,表面温度梯度趋于稳定分布状态。同时对液滴局部沸腾时气泡破裂前后液滴表面温度分布进行了研究。研究结果有助于理解和控制液滴微流分布。     

真空冶金法用磷矿石制备红磷试验初探

利用真空冶金技术,在一定的真空度下,用焦炭作还原剂,对用磷矿石直接制备红磷进行了试验研究,得到了比较优化的试验条件,即真空度(即残压)为50～20 Pa,反应温度在1050～1200℃之间时,可以得到粉末状红磷.85.8%的红磷粒径在200 μm以下.     

密闭空间内模块式冰蓄冷控温传热过程分析

针对密闭空间内无源控温问题,通过数学建模和实验验证对模块式冰蓄冷控温传热过程及热力学特性展开研究。从冰蓄冷相变制冷理论入手,建立了蓄冷模块相变制冷数学模型,得到了蓄冷模块壁面综合传热系数、有效制冷时间以及制冷率的数学表达式,通过实验验证该模型的有效制冷时间理论值和实验值相对误差在5%以内。绘制了环境温度和相对湿度对蓄冷模块壁面综合传热系数、有效制冷时间及制冷率的影响关系曲线,表明环境温湿度与壁面综合传热系数和制冷率呈正比例变化关系;与有效制冷时间呈反比例变化关系。建立了环境温湿度相关修正系数方程,并运用该方程对蓄冷模块制冷率和有效制冷时间的数学模型进行了修正。研究结果为密闭环境中无源相变制冷的应用提供了技术依据。     

高温辐射环境中液滴的沸腾效应

建立了液滴在高温对流和辐射环境中的受热和蒸发模型,结合液滴均质沸腾模型,编制了计算程序。以正十二烷液滴为例,考虑液滴的膨胀效应以及液滴与周围气流的热物性变化,数值模拟了高温辐射与对流加热下的液滴升温和蒸发过程。分析了不同对流和高温辐射条件下,液滴内部是否能够发生沸腾。研究表明,液滴在高温辐射和对流加热下,蒸发伴随热膨胀;高温热辐射加热可导致液滴内部温度高于表面温度,升温到一定程度后可达到液滴内部沸腾状态;影响液滴沸腾的因素有液滴半径、辐射温度、环境气流温度等;同时,随着液滴蒸发,高温环境中液滴的沸腾过热度逐渐增大。     

真空烘箱法测试肥料中游离水分的偏离分析及解决方法

采用真空烘箱法测定肥料中游离水分时,受箱体内水汽平衡的制约,测试结果易低于真实值。采用重设真空法能打破箱体内水汽平衡,降低真空烘箱箱体内空气相对湿度,当DZF6090真空烘箱样品水分总含量低于2.3 g时,重设真空3次,可保证结果的准确性。箱体内空气相对湿度23.5%可作为样品游离水分完全干燥的指示值。     

液滴形状法测量纤维接触角的研究

介绍了液滴形状法测量单根纤维接触角的基本原理 ,利用显微镜观察液滴的形状 ,将数据输入根据Young Laplace方程编写的程序中计算出接触角。通过实验验证 ,该法简单可行 ,可以有效的表征 0～ 60°的纤维表面接触角。