钠盐溶液真空闪蒸换热特性

基于闪蒸理论,搭建了真空闪蒸制冰的实验装置。选取无机盐氯化钠溶液、有机盐甲酸钠溶液和纯水进行真空闪蒸制冰实验,获得整个制冰和融冰周期内的图像和温变曲线,比较分析了盐溶液种类、浓度对整个真空闪蒸制冰过程换热特性的影响。结果表明:纯水闪蒸结束后形成固体冰,钠盐溶液闪蒸制取的冰成流态均匀分布;钠盐溶液结冰过程维持的成冰温度低于纯水的温度,溶液储冷能力更高,成冰速度更快;浓度越高,溶液结冰过程维持的成冰温度也越高,储冷能力下降,但融冰速度较快,浓度为5%的氯化钠溶液,成冰温度最低,储冷能力最高,浓度为20%的甲酸钠溶液,储冷能力最低。     

冰场用制冰机组性能测试方法研究

介绍了直冷式和间冷式两种典型的人工冰场制冰系统，通过研究不同制冰系统中的核心冷源设备制冰机组的制冰过程，分析直冷式制冰机组和间冷式制冰机组影响冰面质量的关键性能指标，研制了不同机组的制冷量、制冷消耗功率和性能系数的测试方法。鉴于制冰机组在制冰过程中热源侧需要释放热量，对配有热回收装置制冰机组提出了综合能源利用率评价指标及其试验方法和计算模型。研究结果可为制冰机组的性能测试和标准制定提供参考。     

制冰方式的研究

文中提出一种新型的浸润式动态制冰方式,并利用数值模拟的方法对新型制冰方式和传统滑落式制冰方式进行了对比研究。结果表明,在制冰时间相等的条件下,新型制冰方式的制冰量提高了约19%。在制冰量相等的条件下,制冰周期平均缩短了10分钟,蓄冰周期平均缩短了约2.3小时。此外,新型制冰机组采用的脱冰方式可以减小冷凝器的换热面积。     

气体直接接触式制取冰浆实验研究

冰浆具有良好的流动性,有着广泛的用途。气体直接接触式换热具有换热系数高的优点,由于气流的速度可以更高,换热也就可以更充分,换热性能更好。本文利用氮气作为直接接触制冰系统的低温介质进行了制冰实验,分析了流量、流速、温度等因素对系统换热性能和冰堵的影响。     

小型动态冰浆制取装置的实验分析

设计出一台小型的风冷式冰浆制取装置,采取预冷和无预冷两种模式对小型风冷制冰装置的出冰效果和能效系数进行实验研究。实验结果表明,与无预冷工作模式相比,采用预冷器后制冰机出口的出冰温度明显降低,成冰所需时间缩短,系统能效比EER提高近43%。     

静止水滴真空闪蒸模型及实验研究

本文建立了描述真空制取二元冰过程中静止水滴的传热传质模型,研究冰晶形成过程的结晶成核与生长现象及其影响因素。设计并建立了一种可视化的真空制冰系统,清晰地展示了静态水滴成核结冰时液态蒸发、伴随气泡生长的蒸发、稳态蒸发结冰、伴随气泡生长的结冰、外部结冰内部气泡逸出最终爆裂的五种形态;利用所设计的二元冰真空制备装置进行冰晶的生成实验研究,分析讨论各种因素对二元冰真空制备的影响,并通过实验对照比较来证明模型的可靠性。     

刮片式制冰蓄冷性能的实验研究

对刮片式动态冰浆制取系统进行实验研究,分析系统的能效比和蒸发器进出口温度、冷凝器进出口温度以及冷凝水和盐溶液流量曲线变化。研究结果表明:对制冷量为20kW的刮片式制冰装置,盐溶液有1.5℃的过冷度,随着盐溶液浓度越高其冰点越低,系统的能效系数最高达到1.9,有利于制冰蓄冷节能。     

驻波情形的液体声光效应的理论与实验研究

模拟计算了液体声光衍射的贝塞尔函数,测量了不同质量分数NaCl溶液对激光的衍射效率和不同温度纯水对激光衍射的相对光强比,计算了不同质量分数NaCl溶液的声光相位延迟、声致折射率变化量幅值.结果表明:随着NaCl溶液质量分数的增加,声光衍射效率、相对光强比、声致折射率变化量幅值均不同程度下降,而温度对纯水的相对光强比影响很小.     

E-Elman神经网络在冰蓄冷空调系统建模中的应用

冰蓄冷技术能够为空调系统带来显著的节能效果, 已广泛地应用在现代建筑当中, 准确的监测数据预测值有利于系统合理地运行; 针对实际冰蓄冷空调工程中的能源管理控制系统（energy management and control system, EMCS）数据采样周期较长所导致在系统制冰与融冰阶段数据不足的问题, 提出了一种改进的机组运行状况预测模型; 模型算法以数据变化趋势为依据, 在传统Elman中引入评价层以约束网络输出值, 增加计算针对性, 从而提高模型输出的准确性; 仿真结果表明, 此种建模方法解决了系统融冰与制冰阶段的数据突变及网络输出值局部最优解等问题, 与传统Elman网络结构相比, 其输出值更为接近测量值, 有效地提高了模型输出的真实性; 通过关联函数, 设计的模型对冷水机组的能源消耗也可起到预测作用, 进一步说明了其实用性。     

基于液芯柱透镜实现透明液体质量分数的测量

通过测量基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的液芯柱透镜的后焦距,可实现液体折射率的快速测量;根据液体质量分数与折射率之间的良好线性关系,准确计算出待测透明液体的质量分数.搭建光学测量系统,以NaCl溶液和蔗糖溶液为例,构建了液体质量分数与液体折射率的关系模型,实现了溶液质量分数的测量,并对其测量不确定度进行了分析.基于PDMS基片的液芯柱透镜对注入其中的液体折射率的最小分辨能力优于0.000 2 RIU,质量分数测量不确定度可控制在0.12%以内.该测量方法适用于微量液体折射率及质量分数的测量.     

光子晶体空气孔中质量分数对其禁带宽度影响的仿真分析

为了掌握光子晶体空气孔中液体质量分数对禁带宽度的影响,利用平面波展开法研究了由椭圆形空气孔介质周期性排列的长方晶格光子晶体在不同偏振模式下的禁带宽度。数值模拟显示:溶液的质量分数变化与光子晶体带隙宽度或输出功率变化接近线性关系,而线性相关程度受填充空气孔内液体质量分数的影响。进行了多组参数比对与优化,最终获得了线性度最高的禁带宽度和输出功率与溶液质量分数的对应关系。基于这个对应关系,提出了基于光子晶体带隙宽度测量的溶液质量分数检测方法。该方法可被应用于各蛋白质聚集探测、快速检测气体或液体质量分数、DNA检测等领域。     

冰浆在蓄冰槽内的蓄冰特性及其均匀度研究

对动态冰蓄冷中蓄冰槽蓄冰过程的动态特性进行实验研究,分析了影响蓄冰形成富冰层形状变化的参数:入口冰浆流量、固相含量、初始液面高度及入口管布置。分析实验结果,总结实验规律表明:冰浆流量与固相含量对富冰层变形影响较大,其它因素次之;增大上述两参数能够有效提高堆积富冰层的均匀性,提高蓄冰槽的有效利用率。     

混合工质(R227ea/R245fa)有机朗肯循环的动态特性研究

本文以R227ea/R245fa混合物为工质,建立了有机朗肯循环的动态模型,对不同组分混合工质的动态特性表现及稳态性能进行了分析比较。研究发现,系统响应速度与工质的质量流量、换热强度及工质物性都有着密切的联系。工质流量较大及潜热较小的工质系统热惯性更大,其响应时间更长。当混合工质R227ea/R245fa质量配比为0.5/0.5时,系统的净功最大,而最大热效率出现在R227ea/R245fa的质量比为0.4/0.6的工质系统。对于R245fa质量分数较大的工质系统,需要更加注意对蒸发器出口过热度的控制。     

微尺度水平管内沸腾换热特性研究

对不同质量分数下非共沸混合工质(R134a/R32)在微尺度管道内的流动沸腾换热特性进行了比较和分析,阐述了热流密度、质量流量和质量干度对换热的影响。结果表明:热流密度对换热的影响随着质量流量的增加而愈加明显;在质量分数为75%/25%和65%/35%时,换热系数随着质量流量的增大而增大;而质量分数为85%/15%时,换热系数随质量流量的变化先增加后减小;随着质量干度的增加,换热系数在各质量分数下基本上都呈上升趋势。     

溶液蒸发冻结过程中冰体发展的分形模拟研究

根据溶液在蒸发冻结过程中的复杂性以及液面冰体分布的不规则,结合分形有限扩散聚集(DLA)理论,建立了湿度差作用下溶液蒸发冷冻过程中液面冰体生成、发展过程的数学模型,模拟分析了气流湿度差和气流流速对溶液表面冰体生成、发展的影响.结果表明,利用分形方法可以对溶液蒸发冻结过程中冰体的生成发展进行预测,同时也为研究溶液蒸发冻结和冰体生长提供了新的思路和方法.     

氯化锶-膨胀石墨吸附制冰系统固化复合吸附剂性能

本文用质量分数占35%的膨胀石墨做添加剂并采用压块技术配置了氯化锶-膨胀石墨固化复合吸附剂,测试了该吸附剂在蒸发温度从-25～-5℃变化范围下的吸附制冷特性、吸附速率、最大吸附量以及最大转化率等相关参数,其中单位质量吸附剂最大吸附量可达0.7 kg/kg(NH_3/salt)。同时,通过计算分析,确定采用该复合吸附剂的吸附制冰系统平均SCP可达738 W/kg,COP可达0.435。     

含棉冰材料在低应变率下的抗压性能

航空飞行器在飞行过程中不可避免地受到冰雹冲击的威胁,严重危害航空器的飞行安全。目前,天然冰材料的冲击特性尚不明确,为此,依据ASTM F320-21标准《航空与航天透明外壳冰撞测试》,研究了不同应变率下天然冰材料的力学性能。天然冰相对于人工冰雹具有密度低、强度高的特点,结合冰雹制备标准,制备了含棉纤维质量分数为0、3%、6%、12%的冰柱试样。利用万能试验机对冰试样进行应变率分别为10^-4、10^-3、10^-2 s^-1的压缩实验,分析了棉纤维质量分数与应变率对冰试样压缩力学性能的影响,以及破坏形式与临界应变能密度的关系。结果表明：透明冰在应变率约为10^-3 s^-1时由韧性向脆性转化,且添加棉纤维有助于提高冰的压缩屈服强度,在压缩过程中表现出“裂而不碎”的现象;在准静态压缩下,两种冰模型破坏时转化为裂纹表面能所需的能量均比转化为塑性能所需的能量更少。     

冰浆制备系统的研究及改进

介绍了一种改进的真空制冰系统,该系统利用中介物质减小对系统运行真空度的要求。本改进具有提高真空制冰系统能源效率的潜力,并改善了系统的运行性能,降低了对真空罐承压能力的要求。分析了本改进可能面临的不利因素及今后的研究方向。     

液体除湿空调再生性能的实验研究

在对液体除湿和再生机理研究的基础上,建立了太阳能液体除湿空调系统,其中的再生器采用逆流式填料塔,塔体采用不锈钢材质,有效克服了除湿溶液对它们的腐蚀。本实验采用氯化钙作为除湿剂重点研究了再生过程,分析了各种进口参数对再生效果的影响。结果表明:空气流量和含湿量以及除湿溶液的流量和再生温度对再生过程的传热和传质有不同程度的影响。     

基于螺线形光纤的液体质量分数传感器

设计了基于螺线形光纤的液体质量分数测量装置.在传输光纤的中间部位制作去包层裸光纤,当裸光纤与不同质量分数的溶液接触时,光纤中传输光的强度将随液体质量分数的升高而损耗增大,以此建立传输光强与质量分数的对应关系.设计了螺线形裸光纤传感器,研究了螺线形光纤设计参量——曲率半径和圈数对液体质量分数检测灵敏度和分辨率的影响.优化后的传感器对NaCl溶液的检测灵敏度为质量分数变化1%引起0.626 mV的检测电压变化,质量分数分辨率达到1.1×10^-3,且检测重复性好.