声场作用下含盐液滴冻结过程及组分迁移特性的研究

为了揭示超声波辅助冻结的内部作用机理，明确声场作用下相变冻结过程中的热质传递规律及组分迁移特性，根据声场理论分析了超声波的空化作用和热效应，并在冻结过程能质守恒的基础上建立了超声波作用下液滴相变冻结及盐分迁移数学模型，研究了超声波对液滴冻结过程中气泡状态和液滴温度的影响，分析了不同盐浓度下液滴冻结过程中固液界面、溶液比例、盐度及盐水残余率的变化规律。结果表明，超声波空化作用强化了界面处的热质传递，液滴温度下降较快，有利于液滴的冻结；液滴盐浓度越高，凝固界面的移动越慢，液滴直径为2 mm时，盐浓度5wt%时达到冻结点的时间为15 s，盐浓度8wt%时达到冻结点的时间为20 s；超声波作用下盐浓度越低，冻结过程中盐分迁移变化越剧烈。     

超声波对液滴冻结状态及传热的影响

超声波辅助冻结在食品、医疗及生物化学等领域得到了广泛的应用,为了明确超声波对溶液冻结过程中液固比例、孔隙率的影响,揭示冻结过程中热量的传递规律,在液滴冻结状态实验观测的基础上,结合声学及热质传递理论,建立了超声波液滴冻结理论模型,分析了超声波对液滴冻结状态的影响,比较了超声空化效应所引起的传质散热量和超声热效应引起的产热量的大小关系。结果表明:超声波有助于液滴表面的气泡逸出,气泡逸出率越大冻结过程中液固比例越小;当气泡逸出率一定时,液滴越小冻结过程中的孔隙率越大;超声波一定时,逸出率越小冻结过程中的孔隙率越大;对于冷却冻结过程,不同频率和强度的超声波存在合理的超声波加载时间。     

水在冷却和冻结过程温度场的实验与理论研究

在自行开发的“多通道温度数据智能采集系统”的基础上，进行了圆柱形容器内水的冷却和冻结实验，并基于ANSYS的有限元分析法对其冷却和冻结过程进行了计算机模拟。结果表明：自行研发的“多通道温度数据智能采集系统”人机界面友好、使用方便、运行可靠、成本低廉、用途广泛，极具推广性；计算机模拟与实验结果相吻合。本文提出的基于ANSYS热分析的有限元分析方法在冷却和冻结过程的温度场研究中具有诱人的应用前景；冻结过程越靠近筒壁相变越早发生，相变持续时间就越短；相变前越靠近筒壁，降温速率越大，降温曲线的线性分布越明显，相变后则与此相反。     

雾化冻结——结晶法处理废水

一种新的方法－雾化冻结－结晶法（ＡＦＣ），蒋冻结－结晶与现代造雪技术结合起来。ＡＦＣ的独特之处在于，它的用途超出了传统的冻结－结晶过程的废水液流中的污染物的简单浓缩。ＡＦＣ在化学上和生物学上都可对废水进行有效地处理，它是通过由先进的高压造雪技术、成本不高，而且不存在其他冻结方法所遇到的实际困难而提供的快速、彻底冻结来完成的。政府试验的商业ＡＦＣ系统其效果超过了成熟的三级处理，而且其成本低，在美国和     

人工冻结法施工中的温度场研究

为了解人工冻结法施工中的温度场发展变化规律,本文采用数值模拟方法,对影响人工冻结温度场的因素进行了分析计算。结果表明:随着导热系数的增加,土体降温速度加快,土体冻结所需时间大幅度缩短;随着初始地温的增加,土体冻结速度变慢,冻结所需时间有较大幅度增大;盐水温度对温度场影响较大,随着盐水温度的降低,水泥土降温速度加快,土体冻结所需时间缩短,盐水温度变化既影响水泥土降温过程中的相变阶段,也影响土体相变前的降温阶段;隧道顶部覆土厚度对冻结温度场的影响非常小,可以忽略不计;冻结法施工过程中,大气温度变化对冻结温度场的影响非常小,但如果施工期很长,气温变化引起地温变化,就会对冻结温度场产生较大影响。     

水平铜板表面液滴冻结过程的数值模拟

为了探究水平铜板表面温度和液滴体积大小对液滴冻结过程的影响规律,以及冻结过程中液滴内部固液相界面变化和温度场分布,文中基于能量守恒原理,建立了单个静止液滴冻结的数值模型进行模拟研究.研究结果表明:液滴冻结过程中,固液相界面呈凹型状态;随着液滴冻结的进行,固液相界面推进速度呈先快后慢的变化趋势,模拟结果和对应的实验数据吻...     

预冻在冻干过程中的作用

预冻环节中降温速度、冻结温度、冻结时间都是重要的工艺参数,它们互相作用,影响着冻结体的结晶情况,最终会对冻干过程形成决定性的影响。本文通过实例,介绍了预冻过程中冻结速率对冻干结果的影响。说明适当的预冻参数可大大提高冻干效率和产品质量。     

预冻在冻干过程中的作用简

预冻环节中降温速度、冻结温度、冻结时间都是重要的工艺参数,它们互相作用,影响着冻结体的结晶情况,最终会对冻干过程形成决定性的影响。本文通过实例,介绍了预冻过程中冻结速率对冻干结果的影响。说明适当的预冻参数可大大提高冻干效率和产品质量。     

超声波作用对液滴冷却冻结过程的影响

为了揭示超声波辅助冷却冻结过程中的热质传递机理,在声场理论和热质守恒的基础上,结合液滴冷却冻结过程,建立了超声波作用下液滴冷却冻结数学模型,分析了冷却冻结过程中超声波对液滴温度、液固界面、液滴直径的影响,揭示了冷却冻结过程中超声波空化效应导致传质引起的传热量与超声波热效应产热量的变化规律。结果表明:超声波空化效应强化了液滴表面的传质,有利于液滴的冷却冻结;对于不同频率和强度的超声波,存在合理的超声波加载时间;将超声波作用下液滴冻结过程中液固界面的模拟结果与实验结果进行了对比,二者吻合性好,最大误差10.6%,最小误差0.3%。     

冻干乙型肝炎减毒活疫苗和冻干麻疹减毒活疫苗结晶性状的分析

目的 对冻干乙型肝炎减毒活疫苗和冻干麻疹减毒活疫苗的外观结晶粗糙的原因进行分析，以改善疫苗冻干质量。方法 从制品入柜时的不同板层温度、制冷速度、冻结过程等，分析其对制品外观结晶性状的影响。结果 冻干机制冷系统的性能好坏、冻结过程的改变和制品入柜时冻干机板层温度的变化，是决定是否产生粗结晶的主要因素。结论 冻干机板层温度从常温降至－40℃以下的时间控制在2h左右，制品在冻结过程中，昼避免在－20℃左右的区域停留，制品入柜时，板层温度控制在5－15℃范围，能使制品冻干后的物理外观质量得到明显改善。     

新型高效冷冻脱水器的设计研究

传统冷冻脱水器通常为折流板换热器,由于要满足结冰要求,换热管管径一般比较大,传热效果差,不能有效脱水。冷冻脱水器的热阻主要在管程气体侧,新型高效冷冻脱水器使用变截面强化传热管代替光滑圆管,换热管扭曲段可以使流体沿螺旋线流动,形成强烈扰流,破坏边界层,提高传热效率;管内气体中的凝结水由于密度大,在气流离心力作用下,会迅速甩向管壁,凝固成冰,提高冷冻脱水效果。壳程省去折流板结构,流体流动由错流变为纵流,降低系统功耗,且节省材料,降低成本。     

Comparison of four pretreatments on the drying behavior and quality of taro (Colocasia esculenta L. Schott) slices during intermittent microwave vacuum-assisted drying

ABSTRACT

Effect of different pretreatments on drying behavior and quality of taro slices during intermittent microwave vacuum-assisted drying were investigated. Taro slices were subjected to the following pretreatments: blanching (B), blanching and freezing (B?+?F), blanching and immersion in maltodextrin solution (B?+?M), and blanching and immersion in maltodextrin solution and freezing (B?+?M?+?F). The reduction in amylose content, the increase in amylose to amylopectin ratio, the change of mechanical properties, the increase in sample bulk density and reduction in sample porosity and structure collapse during pretreatment processes facilitated heat and moisture transfer and quality changes during drying of taro slices. During drying process, all the pretreatment reduced the drying time of samples. The drying rate included a warming-up period and a falling rate period. The values of effective moisture diffusivity increased gradually as the moisture content decreased. The B?+?M?+?F pretreatment had the shortest drying time, the highest drying rate and the biggest effective moisture diffusivity. Moreover, for B?+?M?+?F pretreatment, the parameters including hardness, crispness, color, and microstructure had remarkable changes as compared with the other pretreatments.     

变截面扭曲椭圆管在冷冻脱水器中的应用

应用于四氟乙烯（TFE）生产工艺的传统单弓形折流板式冷冻脱水器存在换热管径大、裂解气冷量分布不均、脱除的冰晶不能有效在脱水器中停留而随裂解气进入下级以及因折流板原因导致的壳程流动阻力大等缺点。为此本文设计了一种新型冷冻脱水器,与传统冷冻脱水器相比,采用变截面扭曲强化传热管代替光滑圆管,使冷冻脱水器管程流体沿扭曲螺旋线流动,低雷诺数下形成非对称扰流,有效破坏边界层,提高了传热效率;管内TFE裂解气中的水分更快冷冻并在气流离心力作用下迅速甩向管壁,凝结成冰,提高脱水效果;并且壳程改为变空间纵向流动,流动阻力低,节省材料。结合案例监测数据,与传统单弓形折流板式冷冻脱水器进行数据对比,冷冻脱水效果较原换热器提高30%。     

肋片和多孔介质强化梯级相变储热系统性能的对比研究

针对于相变材料（PCM）导热性能差引起的梯级相变储热系统传热速率低的问题,利用三维数值仿真研究肋片和多孔介质对梯级相变储能系统放热性能的强化作用,在此基础上提出了梯度孔隙率进一步提升系统的放热性能,从PCM的放热速率和放热效率两个方面对梯级相变储能系统的不同强化方法进行了分析对比。结果表明肋片在显热放热阶段强化传热作用更显著,而多孔介质在潜热放热阶段强化传热更显著。整个放热过程只加入多孔介质比只加入肋片表现出更好的放热性能。同时添加肋片和多孔介质时,梯级相变系统放热性能最优,PCM完全凝固时间减少了40%。三种孔隙率梯度工况下,系统的放热效率无明显差异,但在负梯度孔隙率情况下,放热速率更高且更均匀。相比于正梯度孔隙率的情况,负梯度孔隙率具有更优的热性能。     

肋片和多孔介质强化梯级相变储热系统性能的对比研究

针对于相变材料（PCM）导热性能差引起的梯级相变储热系统传热速率低的问题,利用三维数值仿真研究肋片和多孔介质对梯级相变储能系统放热性能的强化作用,在此基础上提出了梯度孔隙率进一步提升系统的放热性能,从PCM的放热速率和放热效率两个方面对梯级相变储能系统的不同强化方法进行了分析对比。结果表明肋片在显热放热阶段强化传热作用更显著,而多孔介质在潜热放热阶段强化传热更显著。整个放热过程只加入多孔介质比只加入肋片表现出更好的放热性能。同时添加肋片和多孔介质时,梯级相变系统放热性能最优,PCM完全凝固时间减少了40%。三种孔隙率梯度工况下,系统的放热效率无明显差异,但在负梯度孔隙率情况下,放热速率更高且更均匀。相比于正梯度孔隙率的情况,负梯度孔隙率具有更优的热性能。     

泡沫金属复合PCM微结构传热储热过程模拟

以石蜡作为相变材料（PCM）,采用六面通圆孔三维结构模型,对泡沫金属复合PCM内相变熔化过程进行了数值模拟。研究了不同材料（Cu、Al、Ni、Fe）泡沫金属孔密度和孔隙率对复合PCM传热和储热性能的影响。结果表明,泡沫金属复合PCM传热过程受热传导和自然对流作用综合影响;随孔密度增加,复合PCM完全熔化时间缩短幅度逐渐减小,且泡沫金属热导率越高,孔密度对传热速率影响越大;泡沫金属复合PCM内存在非热平衡现象,孔密度和孔隙率增加均可减小最大平均温差,但对最终平衡时间的影响却截然不同;此外,泡沫金属复合PCM单位质量储热密度随孔隙率增大而增大,相比泡沫Cu、Ni、Fe复合PCM,泡沫Al复合PCM的单位质量储热密度较大,增加速率也较大。     

超声波作用下液滴的冷却冻结规律

超声波液体辅助冻结在食品、海水淡化及冰蓄冷等方面的应用得到了广泛关注。结合声场理论,在对液滴界面处热质传递分析的基础上,建立了超声波作用下的液滴冷却冻结数学模型,讨论了不同超声波频率、强度及作用时间对液滴界面处热质传递的影响,得到了超声波作用下液滴的冷却冻结规律。结果表明：超声波作用下界面处的传质系数随着超声波强度的增加而增大,但随超声波频率的增加而减小;在液滴冷却冻结过程中,质量传递与热量传递的方向相同,液滴的冷却冻结在超声波作用下得到了强化。在超声波频率为20000 Hz（强度为400 W·m^-2）,经过相同的时间（60 s）,超声波作用下的液滴温度比无超声作用的温度低2.0~2.5℃。研究将有助于深入理解超声波辅助冷却冻结机理,并为其工程应用提供了指导和参考。     

热弥散对地埋管换热器全尺度传热的影响

开展地埋管换热器的传热研究是增强其传热性能以及提高热泵系统能效比的关键,现有的地埋管换热器传热模型多忽略了由地下含水层空间非均质性而产生的热弥散传热。因此,基于渗流影响下的全尺度模型和求解热弥散系数的速度一次方模型,提出了考虑热弥散影响的地埋管换热器全尺度传热模型。研究表明此模型所适用的地下水渗流速度范围为1×10^-8~1×10^-6 m/s;热弥散效应主要在中长时间尺度下体现,渗流速度、热弥散度以及孔隙率是影响传热过程的主要因素。地下水渗流速度和热弥散度越大,孔隙率越小,热弥散效应越强。综合考虑三类影响因素,渗流速度对钻孔传热的影响最大,热弥散度次之,孔隙率的影响最弱;对钻孔群而言,热弥散对上游钻孔传热过程的影响最大,中游次之,下游最小;在所研究的参数范围内,热弥散可使钻孔稳态传热能力提升5.52%~49.93%。