电场作用下竖直板表面特性对霜层生长的影响

研究了自然对流条件下直流电场对竖直表面上霜晶初始形态的影响,拍摄了不同电场下的霜晶形态,研究发现,在成霜初期,电场越强,冷壁面上形成的水珠越小。当水珠完全冻结后,所形成的冰柱在一定时间内不断增大。在适当的电场下,亲水表面比裸铜表面能够更好地抑制霜层的厚度。对亲水表面结霜质量的研究表明,电场使结霜质量增加,并且结霜质量随着电场的增大而增大。     

自然对流下强吸水表面上结霜特性的研究

在自行研制的强吸水表面上进行了结霜实验研究,测得了其上的霜表面温度随时间的变化情况,并与普通金属表面上的进行了对比.进行了不同实验条件下吸水表面上霜厚的测量,与普通金属表面进行了对比,研究了涂层厚度对结霜的影响.结果表明,这种涂层在较易结霜的实验条件下可使初始霜晶出现时间延迟555分钟左右,在低于冰点的一定范围内,初始霜晶出现可延迟3小时以上;并且霜厚减少可达40%以上,霜层疏松,在外力的作用下很容易除去.涂层越厚,吸水能力越强,抑霜作用也就越明显.     

一种新型抑霜涂料在翅片管式换热器上的应用研究

换热器表面结霜是制冷和低温设备中最常见的问题之一,它会严重影响换热器的换热效率,降低制冷系统的整体性能。用自行研制的一种新型抑霜涂料制成亲水表面,将其涂敷于换热器翅片上,厚度为0．05mm。在相同的实验条件下与没有涂层的换热器实验结果进行比较,发现有涂层的换热器能够大大延长融霜周期,在整个实验过程中没有出现结霜现象。涂层厚度对换热器出口的温度和换热器的传热性能没有明显影响。另外,还针对有涂层的翅片进行了一系列的吸水试验,测试涂层质量、厚度以及表面粗糙度随浸水时间的变化。     

空温式深冷翅片管气化器表面结霜特性实验研究

空温式深冷翅片管气化器实际使用中,表面往往会结霜,影响传热效果。由于结霜过程的非稳态性,理论分析较为困难。这里以液氩为工作介质对气化器结霜过程进行了实验,获取了一些数据。根据实验数据拟合了翅片管表面非稳态的结霜厚度和沿管长方向的结霜速度的多项式,多项式在霜层生长稳定期的计算结果和实验结果均方误差小于23%。表明通过反复实验,不断完善数据,可以使拟合结果具有更好的适用性,也为工程设计提供指导。     

冷壁面霜层生长的支持向量机模型

针对结霜过程因具有明显的非线性特征,采用传统方法难以精确预测的问题。建立了基于支持向量机的冷壁面霜成生长的预测模型,应用实验数据对模型进行验证、评估,并与基于最小二乘法的非线性多元回归模型进行了对比、分析。结果表明,基于支持向量机的预测模型能够很好的解决非线性预测问题。在已建立的预测模型基础上,以霜层生长过程中传热率预测为例,分别在测试集中的自变量与因变量加入不同噪声信号对模型预测性能影响进行了研究。结果表明,基于支持向量机的模型具有良好的抗干扰能力。     

水平冷面上霜晶生长规律的实验研究

对水平铜冷面上的结霜过程进行了显微实验观察，实验结果表明：结霜过程基本上都经历了水珠生成、长大、冻结、初始霜晶生成、长大以及霜层成长等过程。根据霜晶的外观形状特点将初始霜晶分成了四大类，讨论了初始霜晶形状随冷面温度和空气相对湿度的变化规律，指出冷面温度是影响霜晶形状的主要因素，而空气的相对湿度对霜晶形状也有一定影响。     

风冷热泵蒸发器结霜性能的研究

建立了一个可以反映风冷热泵翅片管式蒸发器局部特性的数学模型,该模型考虑了蒸发器在干、湿、霜工况下传热、传质的差异以及霜层沿管子变化的情况。对常用的翅片管式蒸发器进行了理论研究,计算结果表明:蒸发器表面霜层分布极不均匀,影响了换热。同时提出了新型改进蒸发器结构,结果表明改进效果良好,普通换热器换热性能下降的速度是改进型换热器的1.5倍。数值计算的结果和实验测试的结果吻合良好,证明了数学模型的正确性与可靠性。     

真空法制备冰浆中冰晶粒径特性的实验研究

为获得真空法制得冰浆中冰晶的平均粒径及粒径分布规律,本文以乙二醇水溶液为制冰溶液,采用真空法制备得到冰浆,并通过显微装置观测冰浆中的冰晶形态。实验分别研究了搅拌速率、乙二醇初始浓度和含冰率(IPF)对冰晶平均粒径的影响,并将实验得到的粒径分布与正态分布、对数正态分布、伽马分布和威尔布分布进行对比。结果表明:不同实验条件下冰浆中冰晶粒径分布均可统一用伽马分布来描述;搅拌速率对冰晶平均粒径几乎无影响;冰晶平均粒径随溶液初始浓度的增大而减小,当乙二醇浓度从1%提高至7%时,冰晶平均粒径从74.8μm降至34.3μm;含冰率达到一定大小时,才会对冰晶平均粒径产生较显著的影响,表现为含冰率越高,平均粒径越大。     

空气源热泵蒸发器表面霜层生长特性实验研究

在室外环境空气温度-15℃~5℃、相对湿度65%~90%范围内,对一台空气源热泵室外换热器表面霜层生长特性及热泵系统动态性能进行了实验研究。实验结果表明,翅片表面霜层厚度呈分段增长模式,在结霜初始段,霜层主要由粒状冰晶组成,并逐渐形成柱状冰晶,其厚度增长较快;在第二阶段为柱状冰晶主要在其半径方向生长,霜层厚度增长速度减慢;而在第三阶段,柱状冰晶主要在其高度方向生长,逐渐形成针状冰晶,霜层厚度增长速度迅速增大至第二阶段的3~5.8倍。对实验结果的分析表明,热泵机组性能恶化主要是由于蒸发器表面温度下降、霜晶形态变化引起霜层厚度快速增长及空气流动阻力增加导致风机流量下降三个因素之间形成的恶性循环所致,其中换热器表面温度下降引起的霜晶形态变化起到了至关重要的作用。     

冰晶对黏附成骨细胞损伤的实验研究

低温冻结保存过程中,冰晶是造成细胞损伤的主要因素之一.本研究运用研制的方向性冰晶生长实验台,定量研究了胞外冰晶对黏附成骨细胞的损伤.结果表明,当冰晶生长方向与黏附成骨细胞中轴线的夹角在0～30度之间时,细胞存活率高达89.3±18.9%,而当它们之间的夹角在30～60度以及60～90度之间时,细胞的存率分别为49.0±19.0%,42.8±15.8%,表明细胞存活率与胞外冰晶与黏附细胞的接触面积有关.     

水平直管内冰浆流动过程冰晶粒径演化研究

本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法,研究了冰浆在水平直管内流动过程中冰晶粒径的分布及其演化规律。通过CFD-PBM耦合模型模拟研究冰浆在不同过冷度、流速、含冰率下冰晶粒径分布及其演化规律,并通过实验对数值模拟结果进行验证。结果表明:在含冰率为15%的冰浆管道入口处,冰晶粒径数量密度分布均近似高斯分布;随着冰浆流速和含冰率的增加,沿流动方向中心轴的冰晶平均粒径增大,截面冰晶粒径分布越不均匀;流速越小、含冰率越大,冰晶粒径的长度数量密度分布曲线的峰值升高,峰值所对应冰晶粒径的平均值减小。     

基于冰晶结构的二元冰蓄冷系统中添加剂的研究

冰蓄冷由于其优良的特性而成为目前研究的焦点,但用传统的方法制备动态冰容易导致冰粒堆积甚至结块而不具有良好的流动性.本文从冰晶的结构入手,选择了几种添加剂进行了实验研究.结果表明,强极性的无机化合物对水分子的影响太大,破坏了冰晶的生长;含有羟基的醇类化合物能在一定程度上阻碍冰晶的生长,但由于分子较小,阻碍作用有限,而亲水又亲油的表面活性剂具有良好的阻碍能力,是理想的二元冰蓄冷系统控制冰晶生长的添加剂.     

雪晶成核和生长机理研究

在自然界,雪晶的形成是一个非常复杂的过程,要经历成核、生长、融并等阶段.探索雪晶的成核和生长机理对人工造雪技术的发展具有重要的作用.雪晶的形态是由冰晶的晶格结构和雪晶的生长环境所决定的.通过对均相成核和异相成核过程中自由能变化的分析,确定了晶核形成所需的临界半径和成核势垒,为研究晶核的形成过程提供了理论依据.依据雪晶质量生长率与水蒸汽通量之间的关系,从理论上明确了各种雪晶形态与生长速率之间的规律.     

铝基体超疏水表面结冰结霜特性研究

采用中性电解液,通过电化学加工技术及氟化处理方法制备出铝基体超疏水表面,接触角达160°,滚动角小于5°,并在其上进行了结冰和结霜研究.在不同实验条件下研究超疏水表面的形貌、霜高随时间的变化,并与相同条件下的普通铝表面、吸水性表面进行了对比.结果表明,该超疏水表面经过50多次结霜、除霜后,仍具有很好的超疏水性能,表现出良好的重复性和耐久性;与普通铝表面相比,铝基体超疏水表面具有明显的抗结冰结霜性能,霜晶先出现在四周边缘处并逐渐蔓延到中间,但抑霜能力随着冷表面温度的降低而减小;与吸水性表面相比,超疏水表面在抗结冰结霜的同时能有效抑制表面质量的增加.     

立式敞开式冷藏陈列柜蒸发器结霜特性的实验研究

实验测试不同环境温湿度工况下立式敞开式冷藏陈列柜蒸发器的蒸发温度、冷风幕送回风温度、蒸发器的凝水量及结霜水量,以研究环境温湿度变化对柜性能的影响.研究表明,当柜在较高环境相对湿度运行时,柜内蒸发器表面结霜量很少,冷空气中80%以上的析水以凝露形式形成.此时停机融霜没有必要,并使柜温上升过高.     

晶体生长理论研究现状与发展

本文回顾了晶体生长理论研究的发展历史,对现有理论的局限性作了评述,认为现有理论的局限性主要表现为：对于环境相结构效应和生长条件变化的忽视,用平衡热力学和统计物理学解释非平衡态的晶体生长过程;对于浓厚相和多元晶体生长缺乏理论模型,并对今后的发展方向提出看法。     

自然对流条件下竖直冷平板霜生长规律的研究

本文通过在自然对流条件下,竖直冷平板上金属表面霜生长的过程显微动态观察及霜高的测量,根据实验现象和测量数据,从理论上分析了相变驱动力对结霜的作用,并可以正确解释霜生长过程中观察到的现象.