小型动态制冰机工作过程的结晶特性

利用所搭建的小型动态制冰装置制取冰浆,实验探讨了结晶时间、载冷剂温度、添加剂种类与浓度、刮削速度等因素对冰浆动态制备过程的影响,研究中基于热平衡方法测得结晶过程不同时刻的含冰率,对所制取的冰浆进行显微拍照,并基于图像处理获取冰晶尺寸的当量直径。实验结果表明,在动态结晶过程的测试时间内,制冰溶液的降温速率受外界条件影响较小,但添加剂种类与浓度对制冰溶液的相变结晶温度以及过冷度影响较大;制冰溶液的含冰率与冰晶尺寸均随时间的增加而增大,其中载冷剂温度、添加剂种类与浓度对溶液含冰率影响较大,而对冰晶尺寸影响最大的因素是刮削速度与添加剂浓度;当结晶过程进行到30 min时溶液的含冰率均达到25%,冰晶尺寸均能达到0.12 mm左右。     

不同凝核剂溶液在冷表面上凝结过程的实验研究

用实验方法研究了添加剂种类、浓度、粗糙度和表面接触角对液滴在冷表面凝结过程的影响。用半导体制冷片对冷表面进行降温,用K型热电偶测量液滴中心的温度,用相机记录整个凝结过程。冷表面分为以铜为基体的亲水表面和喷涂了纳米膜的疏水表面2种,添加剂为氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠3种。相机记录的图像可以看出,水滴完全凝固时会在顶部形成突起,相同体积的液滴与亲水表面的接触面积比疏水表面大,故在亲水表面凝固所用的时间少。通过数据分析得到,亲水表面液滴的临界成核能随粗糙度的增加而降低,但疏水表面相反;添加剂浓度增大会增加表面能,降低溶液平衡温度,增加临界成核能;临界成核能大小排序为氯化钠溶液碳酸氢钠溶液氯化钾溶液。     

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。     

制冰溶液特性对螺旋式流态冰制取性能的影响

在一台自行设计并搭建的新型螺旋式流态冰制取装置上,以醇类、盐类为添加剂加入制冰溶液,通过理论分析和实验研究制冰溶液特性对装置性能及流态冰产物的影响.结果表明,在该装置上螺旋式方法制取流态冰是可行的,所得流态冰分布均匀,具有良好的流动性,最大含冰率可达13.68%,流态冰中冰晶颗粒一般呈条状和扁圆状,平均冰晶颗粒面积为10~(-8)~10~(-9)m~2;流态冰出口温度与制冰溶液添加剂种类和浓度有关,实测温度接近同种溶液过冷相变阶跃终点温度;使用同种添加剂时提高制冰溶液浓度会延长装置流态冰产生时间并降低出口冰浆温度,促使其含冰率升高;溶液浓度对产物流态冰中冰晶粒度的影响则因溶液种类和浓度不同呈现不同规律.     

表面能对冰晶形貌的影响

本工作从介科学概念出发,提出了表面能对冰晶生长形貌调控的科学假设。通过在水中添加不同添加剂(蔗糖、氯化钠、表面活性剂SDS),改变水溶液的表面张力,利用激光共聚焦显微镜原位实验装置开展了冰晶生长动力学研究。结果表明,在相同过冷度条件下,随溶液表面张力降低,冰晶形貌由具有对称性的枝状变为无序的海藻晶,这种变化在不同溶液中得到验证。研究发现,溶液表面张力较低,导致冰在溶液中生长阻力增大,冰晶生长速度降低。在较高的生长速率条件下,冰晶生长表面失稳,晶面各向异性生长,生成有序枝晶结构;在较低的生长速率条件下,生长表面被添加物分子覆盖,晶面各向异性消失,生成无序枝晶结构。以上结果验证了过冷度和表面能对材料结构生长过程的调控作用,为材料介科学的发展提供了实验依据。     

相变材料步冷过程模拟分析

大部分的相变材料都具有一定的过冷度,这限制了相变材料的广泛应用。充分了解相变材料在凝固过程中的温度变化情况对于相变材料性能分析具有重要意义。基于集中参数法和等效比热容法建立了相变材料步冷过程温度变化模型,并通过实验验证了该模型。同时运用模型研究了相变材料过冷度与有效潜热值对其凝固过程中温度变化的影响并得出结论：相变材料开始凝固的时间与相变持续时间均与其过冷度呈指数关系;相变材料开始凝固的时间随着过冷度的增大而增长,相变持续时间随着过冷度的增大而缩短;相变材料开始凝固的时间与其有效潜热大小没有关系,而相变持续时间与其有效潜热值呈明显的线性正比关系。     

相变材料步冷过程模拟分析

大部分的相变材料都具有一定的过冷度,这限制了相变材料的广泛应用。充分了解相变材料在凝固过程中的温度变化情况对于相变材料性能分析具有重要意义。基于集中参数法和等效比热容法建立了相变材料步冷过程温度变化模型,并通过实验验证了该模型。同时运用模型研究了相变材料过冷度与有效潜热值对其凝固过程中温度变化的影响并得出结论:相变材料开始凝固的时间与相变持续时间均与其过冷度呈指数关系;相变材料开始凝固的时间随着过冷度的增大而增长,相变持续时间随着过冷度的增大而缩短;相变材料开始凝固的时间与其有效潜热大小没有关系,而相变持续时间与其有效潜热值呈明显的线性正比关系。     

四丁基氯化铵水合物的蓄冷特性

探讨了一种新型季铵盐——四丁基氯化铵的水合物作为蓄冷工质的可行性,对其蓄冷特性进行了实验研究:研究了溶液浓度、循环次数及添加成核剂硼砂对四丁基氯化铵水合物的生长特性的影响。实验结果表明:浓度为40%的TBAC溶液相变过程相对稳定,更适合空调蓄冷工况;添加成核剂硼砂使TBAC溶液的相变温度降低了2℃,结晶过冷度减小2℃;经过多次重复水合反应后,溶液在结晶过程中的过冷度减小了1.5℃,相变温度无变化。利用DSC测试得到四丁基氯化铵水合物相变温度为10.41℃,相变潜热为197.707J.g-1。     

不同球径的多孔球层内无机盐溶液过冷度的实验研究

无机盐溶液的过冷度极大地影响了相变材料的蓄冷特性。实验以NH₄Cl溶液为例,研究了浓度与多孔介质对无机盐溶液的过冷度影响机理。通过改变无机盐溶液浓度与构建多孔介质小球的球径,探究无机盐溶液强化传热传质的方法。实验结果表明：浓度越高,无机盐溶液过冷度越低,离散程度越低,稳定性越高。当浓度达到15%时,溶液平均过冷度较5%浓度溶液可降低17.5%。构建多孔介质小球球径越小,无机盐溶液过冷度越低,离散程度越低,稳定性越高。当球径为5 mm时,溶液平均过冷度较无多孔介质情况下可降低21.7%。     

不同球径的多孔球层内无机盐溶液过冷度的实验研究

无机盐溶液的过冷度极大地影响了相变材料的蓄冷特性。实验以NH4Cl溶液为例,研究了浓度与多孔介质对无机盐溶液的过冷度影响机理。通过改变无机盐溶液浓度与构建多孔介质小球的球径,探究无机盐溶液强化传热传质的方法。实验结果表明:浓度越高,无机盐溶液过冷度越低,离散程度越低,稳定性越高。当浓度达到15%时,溶液平均过冷度较5%浓度溶液可降低17.5%。构建多孔介质小球球径越小,无机盐溶液过冷度越低,离散程度越低,稳定性越高。当球径为5 mm时,溶液平均过冷度较无多孔介质情况下可降低21.7%。     

环境因素影响粉煤灰混凝土固化氯离子能力的试验研究

采用自然扩散法研究了氯盐溶液浓度、侵蚀时间和干湿循环影响粉煤灰混凝土固化氧离子能力的规律.结果表明:粉煤灰混凝土固化氯离子的能力随着氯盐溶液浓度的增大而逐渐增强,两者呈二阶多项式函数关系;随着氯盐溶液侵蚀时间的延长逐渐降低,两者呈幂函数关系;干湿循环提高了粉煤灰混凝土固化氯离子的能力.     

二氧化硅纳米颗粒对冰浆中冰晶粒径分布及存储演化特性的影响

分别以乙二醇水溶液和氯化钠水溶液为基液配制不同浓度的二氧化硅纳米流体并以此制备冰浆，通过显微装置获得冰晶图像，将实验得到的粒径分布与正态分布、对数正态分布、Gamma分布和Weibull分布进行对比，探讨纳米二氧化硅对冰晶平均粒径与分布特性的影响，同时观测储存过程中冰晶粒径演化规律。结果表明：加入纳米二氧化硅前后冰晶粒径分布均可用Gamma分布描述；纳米二氧化硅可起到细化晶粒的作用，而且添加浓度越高冰晶颗粒越小；当基液为乙二醇水溶液时，加入纳米二氧化硅可较好地抑制储存过程中的冰晶粒径增长，但基液为氯化钠水溶液时，纳米二氧化硅浓度需达到0.75%，才可抑制冰晶增大。研究结果证明，一定浓度的纳米二氧化硅流体可作为制冰溶液，起到减小冰晶粒径并控制冰晶生长的作用，这对冰浆流动和传热性能的改善具有重要的应用价值。     

单向冷冻过程溶液中冰晶界面的竞争现象

通过对溶液冷冻过程冰晶界面发展变化的实验观察,定义了界面发展过程的3个阶段,分析各个阶段的现象特征,并从界面区浓度分布探析界面规则形态的物理本质。界面的发展过程中,会因为来自内部或者外界的扰动,使界面局部区域产生不均匀性,导致晶枝间的竞争现象,而决定这些竞争现象及冰晶生长的驱动因素是界面附近的过冷度分布。竞争现象机理的分析,有助于更清晰地了解生物材料在冷冻过程中的结冰特性。     

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。     

喷射载冷剂制取冰浆的添加剂优选

提出了喷射载冷剂HCFC123动态制冰的基本原理和制取冰浆的方法,分析了乙二醇、Tween-80、十二烷基硫酸钠及十二烷基硫酸钠+丙三醇复配溶液等4种添加剂在制取冰浆过程中的特点,以冰浆的流动性、含冰率(IPF)、HCHFC123能否从冰浆和含添加剂的溶液中析出作为判断依据,找到了十二烷基硫酸钠和丙三醇复配溶液是制取冰浆的最佳添加剂。     

Comparison of anodic dissolution, surface brightness and surface roughness of nanocrystalline nickel coatings with conventional decorative chromium coatings

The effects of saccharin concentration and pulsating peak current density on corrosion behaviour, surface brightness and surface roughness of nanocrystalline nickel coatings were investigated and the results were compared with those of the conventional decorative chromium coatings. The average grain size of nanocrystalline nickel coatings was determined using X-ray diffraction patterns. Corrosion behaviour was evaluated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in a 0.6 M sodium chloride solution. A gloss meter and a Suftest device were used to evaluate surface brightness and roughness. Corrosion resistance and brightness of the nanocrystalline nickel coatings increased with increasing the saccharin concentration in the bath. Moreover, brighter nanocrystalline nickel coatings were obtained with increasing the peak current density. In addition, all nanocrystalline nickel coatings were more corrosion resistant than chromium coatings. Those nanocrystalline nickel coatings with average grain sizes of less than 38 nm were brighter and had smoother surfaces than conventional decorative chromium coatings.     

陶瓷胶态注射成型中压力的影响

陶瓷胶态注射成型是一种结合了凝胶注模成型和注射成型优点的新成型工艺。不同于凝胶注模成型中通过温度诱发反应,在胶态注射成型中是利用温度与压力共同作用引发陶瓷浆料固化。采用自行研制的凝胶点测试装置,研究了不同温度条件下压力对氧化铝浆料固化过程的影响,发现提高压力能促进浆料固化,不仅能缩短其聚合诱导期,而且能加速固化过程。此外,探讨了胶态成型的作用机制,为胶态注射成型的自动化设计提供了相关工艺参数。     

碳黑泥吸附铬（Ⅵ）的热力学研究

在静态下,研究了水溶液中碳黑泥吸附铬（VI）的热力学特性,测定了不同温度下的吸附等温线,结果表明,在烯溶液中吸附铬（VI）基本符合Langmuir模型,由于碳黑泥的微孔结构和表面存在含氧官能团的吸附中心,碳黑泥吸附铬（VI）主要以HCrO^-4形式被吸附,导致了水分子的脱附及H^ 的产生,从而使热力函数△S^0增加。     

高流动性磷酸铵镁水泥硬化浆体耐盐腐蚀性能试验研究

为研究高流动性磷酸铵镁水泥(MAPC)硬化浆体耐盐腐蚀性能,通过测试高流动性MAPC的抗压强度、抗折强度、变形、吸水率、流动性、水化温度曲线以及微观形貌,对比研究了空白组M0和单掺水玻璃M1的MAPC硬化浆体长期浸泡在清水、氯化钠和硫酸钠溶液中的相关性能。试验结果表明:单掺水玻璃提高了MAPC硬化浆体的早期水化反应速率以及流动性;单掺水玻璃提高了MAPC硬化浆体的强度,改善了变形,降低了吸水率。此外,单掺水玻璃的M1浆体试块无论在何种溶液下进行浸泡,其性能均优于空白组M0,其中在硫酸盐溶液下性能最佳。