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二元冰真空制备技术研究

作　者: 葛轶群
导　师: 章学来
学　校: 上海海事大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 二元冰冰浆真空传热传质
分类号: TB75
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 74次
引　用: 2次
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内容摘要

二元冰是指某类(如乙二醇)水溶液和冰晶粒子的混合物,为呈泥浆状的悬浮液,通常也称为冰浆,其流动性很好,能够用泵输送。在制冰过程中,传热系数大,传热温差小。与其它介质相比,二元冰冷却速度快、冷却效果好(二元冰的单位质量所含冷量是冷冻水的4～6倍且其冷却温度更低),如将其用于食品冷却领域,由于其组织柔软,不会损坏产品的组织。如将二元冰应用于蓄冷空调领域,可以实现空调系统低温送风,并且设备安装灵活,能很好地适应空调负荷的变化。另外,二元冰还可广泛应用于城市集中供冷、食品工程、污水处理、化学工业、冶金工业、医学、运输工程等领域。目前运用和正在研究的二元冰制备方式主要有刮削制备法、过冷水连续制备法、直接接触式制备法、真空制备法、下降膜式制备法、流化床制备法。其中二元冰真空制备法具有热效率高,结构简单,操作方便,以及制备过程中采取一定措施可以不采用CFC或HCFC制冷剂等优点,是一种很有前途的二元冰制备方式。本文对真空环境的特性,包括热分子压力效应,气体分子密度的涨落,稀薄气体传输现象的特点等进行了由浅入深的理论分析,探讨了物质在低压下的传热和传质特性。通过对单个液滴的闪蒸现象的研究,建立了二元冰真空制备过程的数学模型。通过对模型的分析,用以估计不同大小的水滴的蒸发过程,以及真空闪蒸装置内二元冰的形成过程,了解下降终了时结冰率与那些因素有关,探讨通过在真空闪蒸装置内喷射水溶液制取冰浆的过程。通过将真空技术与二元冰制取技术相结合,研制了二元冰真空制备装置,进一步提升了二元冰制备技术的科技含量。通过实验测试了真空闪蒸装置内压力、系统供水流量、捕水冷盘管蒸发温度、添加剂等对二元冰真空制备的影响。并通过图表及数值计算软件Matlab对实验结果进行了分析和总结,得到相应的结论,为工程实际应用提供了科学依据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-17
  1.1 二元冰概述  9
  1.2 二元冰制备方法简介  9-13
  1.3 二元冰真空制备技术的原理  13
  1.4 二元冰真空制备技术的优势  13-14
  1.5 二元冰真空制备设备简介  14
  1.6 二元冰真空制备技术的研究综述  14-16
  1.7 本文的主要工作  16-17
第二章二元冰真空制备技术的理论研究  17-35
  2.1 真空环境的特性  17-19
    2.1.1 热分子压力效应  18-19
    2.1.2 气体分子密度的涨落  19
  2.2 稀薄气体传输现象的特点  19-20
  2.3 低压下的传热  20-22
    2.3.1 低压下气体的导热  20-22
    2.3.2 低压下的辐射传热  22
  2.4 低压下的传质  22-30
    2.4.1 相际平衡  23-29
    2.4.2 相际传质  29-30
    2.4.3 相间传质系数  30
  2.5 二元冰真空制备过程数学模型的建立  30-33
    2.5.1 水滴的质量减少率  31-32
    2.5.2 水滴大小的变化率  32
    2.5.3 水滴表面的温度变化  32-33
  2.6 本章小结  33-35
第三章二元冰真空制备实验台的设计  35-58
  3.1 实验台总体设计思路及说明  35
  3.2 设计参数  35-36
  3.3 喷水量计算  36-37
  3.4 真空闪蒸装置设计  37-44
    3.4.1 形状的确定  37
    3.4.2 材料的确定  37-38
    3.4.3 大小的确定  38
    3.4.4 壁厚的确定  38-39
    3.4.5 结构及尺寸设计  39-41
    3.4.6 真空闪蒸装置的密封  41-42
    3.4.7 真空闪蒸装置的保温  42-44
  3.5 供水装置设计  44-50
    3.5.1 喷嘴的选择  46-48
    3.5.2 高扬程小流量泵的选择  48-49
    3.5.3 给水箱的设计  49-50
  3.6 真空维持装置设计  50-54
    3.6.1 捕水冷盘管  50-52
    3.6.2 冷凝机组选择  52
    3.6.3 真空泵选择  52-54
  3.7 冰浆存储装置  54-55
  3.8 测试装置  55-57
    3.8.1 测试装置硬件  55-57
    3.8.2 测试装置软件  57
  3.9 本章小结  57-58
第四章二元冰真空制备实验与分析  58-78
  4.1 实验运行前的准备  58-59
  4.2 实验步骤和方法  59
  4.3 实验说明及成冰现象描述  59-60
  4.4 实验结果和分析  60-76
    4.4.1 真空闪蒸装置内压力的影响  60-64
    4.4.2 供水流量的影响  64-68
    4.4.3 捕水冷盘管蒸发温度的影响  68-71
    4.4.4 添加剂的影响  71-76
  4.5 实验研究后对二元冰真空制备技术的思考  76-77
  4.6 本章小结  77-78
第五章总结与展望  78-81
  5.1 总结  78-79
  5.2 展望  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-86
攻读硕士学位期间的研究成果  86

二元冰真空制备技术研究

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