冷藏运输设备用相变蓄冷介质及应用基础研究

发布时间：2017-04-29 18:03

  本文关键词：冷藏运输设备用相变蓄冷介质及应用基础研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着易腐食品需求量逐年增加,冷冻冷藏业已经成为能源消耗较大的产业之一。在全球能源日益紧张之际,提高能源利用率、开发利用新能源显得尤为重要。蓄冷技术与冷藏运输相结合的运输方式已成为冷藏运输业的新议题,而研制不同相变温度的蓄冷介质已成为蓄冷式冷链运输的核心。目前温度范围在-10～-20-C的低温相变蓄冷介质较少。因此,本文着眼于研制低温、高潜热值、过冷度小、循环稳定性好的无机相变蓄冷介质,并将其运用到蓄冷板中进行相应的动态模拟研究。 本文针对冷藏运输设备用相变蓄冷介质进行研究,研制出适合冷藏运输用的低温高潜热值的相变蓄冷介质,对其相变温度、相变潜热等热物性进行测试,同时对蓄冷板内蓄冷介质的蓄冷特性进行了动态模拟研究。 (1)将不同无机相变材料(PCM)按照不同比例进行复配,利用步冷曲线法制备出适合冷藏运输设备用的无机蓄冷介质HSW-9和HCW-5,针对无机相变蓄冷介质过冷度大、易相分离等缺点,添加成核剂和增稠剂对其进行改性研究。经过改性后的相变蓄冷介质HSW-9和HCW-5过冷度分别较之前减小了61.2%和43.2%且无明显相分离现象。 (2)采用差示扫描量热法(DSC)对改性后的相变蓄冷介质HSW-9和HCW-5的热物性进行了研究。用差示扫描量热仪测量了相变蓄冷介质HSW-9和HCW-5的潜热值和相变温度,多元无机相变蓄冷介质HSW-9的潜热值为276kJ/kg,相变温度为-9.6-C,相变蓄冷介质HCW-5的潜热值为257.6kJ/kg,相变温度为-18.8℃。经过50次蓄冷释冷循环,相变蓄冷介质HSW-9和HCW-5相变温度及相变潜热值变化很小,相变潜热最大变化率分别为1.29%和0.31%,相变温度最大变化率分别为2.06%和0.53%,说明改性后相变蓄冷介质HSW-9和HCW-5的热稳定性良好没有发生相分离。 (3)对蓄冷介质在蓄冷板内的冻结过程进行数值模拟,研究了蓄冷板内相态分布及温度分布情况。结果表明：蓄冷介质凝固过程是沿蓄冷盘管外侧由近到远逐步推进的；蓄冷初期凝固速率很快,然后逐渐变缓。同时,研究了载冷剂进口流量和进口温度对载冷剂出口温度、蓄冷板内蓄冷量的影响。结果表明：在载冷剂进口温度不变时,载冷剂进口流量越大,对流换热系数越大,管内载冷剂平均温度越低,管内外换热温差越大,相变蓄冷介质越快进入相变阶段,蓄冷量增长也越快。当进口流量保持不变时,载冷剂进口温度越低,管内外换热温差越大,换热效率越高,相应的蓄冷量增加的越快,蓄冷完成时间越短。
【关键词】：相变蓄冷介质 热物性 蓄冷特性 蓄冷板 冷藏运输
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB64
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 相变蓄冷技术应用在冷藏运输中的研究进展14-16
• 1.3 相变蓄冷材料的概述16-18
• 1.3.1 相变蓄冷材料的分类16-17
• 1.3.2 相变蓄冷材料的选取原则17
• 1.3.3 相变蓄冷材料的传热机理17-18
• 1.4 相变蓄冷材料的研究进展18-20
• 1.5 本文主要的研究内容20-21
• 2 相变蓄冷介质的制备21-35
• 2.1 晶体成核理论21-25
• 2.1.1 晶体成核的热力学条件21-22
• 2.1.2 晶核的形成22-25
• 2.2 相变蓄冷介质的选择25
• 2.3 -10℃相变蓄冷介质的实验分析25-31
• 2.3.1 实验原理与装置25-27
• 2.3.2 实验结果与分析27-31
• 2.4.-18℃相变蓄冷介质的实验分析31-34
• 2.4.1 实验试剂的配制31-32
• 2.4.2 实验结果与分析32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 相变蓄冷介质的改性研究及相变潜热测试35-48
• 3.1 相变蓄冷介质的改性研究35-42
• 3.1.1 减小过冷度的实验研究35-40
• 3.1.2 减小相分离现象的实验研究40-42
• 3.2 DSC法测试蓄冷介质的相变潜热42-47
• 3.2.1 测试原理42
• 3.2.2 实验设备42-43
• 3.2.3 系统校正及实验过程43-44
• 3.2.4 测量结果与分析44-47
• 3.3 本章小结47-48
• 4 冷藏运输设备用蓄冷板蓄冷特性数值模拟48-61
• 4.1 物理模型48-49
• 4.2 数值求解过程及网格划分49-51
• 4.2.1 基本控制方程49-50
• 4.2.2 初始条件和边界条件50-51
• 4.2.3 计算方法与网格划分51
• 4.3 求解参数的设置51-52
• 4.4 蓄冷板蓄冷过程模拟结果与分析52-60
• 4.4.1 蓄冷板蓄冷过程相图分布规律52-54
• 4.4.2 蓄冷板蓄冷过程温度分布规律54-57
• 4.4.3 载冷剂流量对蓄冷特性的影响57-59
• 4.4.4 载冷剂进口温度对蓄冷特性的影响59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-67
• 攻读学位期间发表的学术论文67-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：335325