基于氧化石墨烯纳米流体的气-液直接接触式蓄冰系统
发布时间：2021-06-27 19:24
随着世界各国能源形势愈发严峻,以冰浆为热量传输媒介的冰蓄冷空调得到了快速发展。以往的液-液冰浆制取方式功耗大,制冰效率低,不能大规模的应用在工程领域。传统相变蓄冷材料在蓄冰过程中也存在过冷度较大、换热效率低等缺点。为了解决上述问题,实验采用气-液直接接触式系统制取冰浆,在精简系统结构的同时避免了环境污染,且能够在换热时产生更大的热扰动,提高能效。纳米流体作为新型相变蓄冷材料,能够有效抑制蓄冰溶液过冷度,强化换热。本文将对气-液直接接触蓄冰中影响换热效果的因素、纳米流体过冷度的影响因素以及纳米流体相对于乙二醇对蓄冰溶液过冷度的抑制作用做出探究。具体工作内容如下:（1）设计气-液直接接触式蓄冰系统的系统,完成蒸发器、蓄冰桶以及干燥器等系统部件的设计计算和加工制造,实验台搭建结束后进行调试,经过调试,实验系统能够连续稳定的运行,为下一步的实验、测量和数据采集打下基础。（2）采用去离子水作为基液,用“两步法”制取纳米流体,通过超声震荡的方式将纳米颗粒均匀分散到基液里,制取不同浓度的氧化石墨烯纳米流体。为了更准确的测得纳米流体过冷度,实验在声悬浮的条件下进行。在-20℃的冷却温度下多次测定等体积...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冰浆应用在建筑上的系统图
重庆大学硕士学位论文6生氧化，从而能够将鱼类保存更久的时间。此外，冰浆流动性好，能够很好地清洁鱼类表面，大幅减少鱼类表面附着的微生物，防止鱼类腐蚀。以往在使用片冰保鲜时，经常会因为片冰锋利的表面损伤鱼类组织结构，造成不必要的损失。而冰浆中冰晶颗粒极小且一直处于动态，在冷却的同时较好的保存了鱼类的完整性，提高了经济效益。冰浆中含有浓度适中的氯化钠，氯化钠的存在不仅提高了冰浆的保鲜能力，并且能够最大程度的保存鱼类中的胶原蛋白含量，提高加工产量。此外冰浆能够结合化学添加剂、防腐剂用于冷藏鱼类产品。一些防腐剂例如臭氧，本身就可以很好地抑制鱼类产品中微生物的生长，将其投入冰浆中使用能够取得更好的杀菌效果。截至目前，冰浆已经成功应用在热带对虾、金枪鱼、石斑鱼等多种水产品的冷藏储存中。图1.2鱼类保鲜中冰浆和片冰降温曲线Figure1.2Coolingcurvesoficeslurryandsheeticeinfishpreservation1.3.4冰浆在大厨房用途除了上述领域，冰浆还可用于大厨房中。在法国等一些欧美发达国家的大厨房中，普遍使用冰浆作为制冷系统的蓄冷介质。图1.3是一家医院大厨房的动态冰浆冷却系统图。冷却系统覆盖了厨房运作的整个过程，包括食物冷藏、食物输送、食物分配以及食物制作的一系列流程。盛装食物的碟子在冷却器中被冷却至低温，食物被冷藏在食物冷藏间。当食物从冷藏间被取出时，便放入冷却的碟子中使用。冰浆使食物拥有的更长的保存时间，避免了粮食浪费等问题的出现。同样在食物的运输过程中，冰浆冷却由于能够储存更多的冷量而获得更高的系统效率，减少温室气体的排放。
1绪论7图1.3冰浆在大厨房中的系统图Figure1.3Systematicdiagramoficeslurryinalargekitchen1.3.5冰浆在消防领域的用途在绝大多数的火灾中，引起火灾的原因并不是液体燃料。也就是说，大多数的火灾都可以用水进行扑灭。通常的灭火方法是将水喷成雾状，在隔绝空气的同时带走火焰中的热量。但是这种灭火方式会产生大量高温蒸汽，对消防员的人身安全造成隐患。由于冰浆流动性好，因此可以采用冰浆代替水来灭火。与水相比，冰浆有更大的蓄冷能力，不仅温度低于水，并且冰浆中的冰晶颗粒汽化潜热时能够吸收大量的热量。使用冰浆灭火所需要的水量也大大减少，减少了高温蒸汽的产生，能够有效保护消防员人身安全。相关研究表明，在同样条件下分别使用冷水和30%左右浓度的冰浆进行灭火，冷水所需要的时间是冰浆的8倍[27]。此外冰浆还用于清洗设备污垢、矿井冷却、啤酒厂生产以及人工造雪等领域。1.4冰浆制取方法冰浆制取方法主要有过冷法、真空法、直接接触法、壁面刮削法等[28]，下面分别介绍这几种方法的原理及应用。1.4.1壁面刮削法在目前的工业制冰方法中，壁面刮削法应用最为广泛。这主要是因为壁面刮削法运行稳定，制冰过程易于控制，能够连续稳定的制出直径在200um左右的冰晶粒子，且制冰过程简易，因而得以大规模应用。壁面刮削法根据系统结构的不同，分为旋转刮片式和行星转杆式两种。加拿大的Sunwell公司是世界上首台壁面刮削冰浆制取装置的发明者[29]。图1.4是旋转刮片式的系统原理图[30]。壁面刮削法制取冰浆的主要流程是:套管式换热器的内外两侧分别流动着两种不同流体，外侧是低温制冷剂，内侧是添加有氯化钠的水溶液，两种流体通过换
【参考文献】：
期刊论文
[1]某商业广场冰蓄冷系统的应用[J]. 奚宽鲁,周伟. 制冷. 2017(04)
[2]BP神经网络对制冷蓄冷空调用电量预测分析[J]. 林智馨,杨美仙. 工业安全与环保. 2017(02)
[3]有关因素对冰浆制取过程中过冷度影响的实验研究[J]. 陈泽全,刘曦,郑闽锋,雷晓健,李学来. 制冷. 2014(01)
[4]LNG冷能用于气体直接接触法制取冰浆研究[J]. 王凌士,张学军,王晓蕾,王炜. 低温工程. 2012(02)
[5]直接接触式冰浆生成器的单气泡传热特性[J]. 郑克晴,张学军,田新建,邱利民. 化工学报. 2010(S2)
[6]纳米流体强化相变蓄冷特性的实验研究[J]. 李新芳,朱冬生. 材料导报. 2009(06)
[7]纳米流体工质的基础研究及其蓄冷应用前景[J]. 朱冬生,吴淑英,李新芳,杨硕. 化工进展. 2008(06)
[8]液-液循环流化床传热与制冰特性数值模拟[J]. 梁坤峰,王志远,袁竹林. 河南科技大学学报(自然科学版). 2007(06)
[9]流态化动态冰蓄冷技术及其先进性[J]. 冯自平. 智能建筑与城市信息. 2007(03)
[10]直接接触式二元冰蓄冷试验的影响因素和传热特性研究[J]. 代乾,方艳,樊建斌. 流体机械. 2006(10)
硕士论文
[1]双直接接触式冰浆制取系统的理论与实验研究[D]. 郑克晴.浙江大学 2011
[2]动态制冰溶液成核特性研究[D]. 吴鹏.浙江大学 2008
本文编号：3253459
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冰浆应用在建筑上的系统图
重庆大学硕士学位论文6生氧化，从而能够将鱼类保存更久的时间。此外，冰浆流动性好，能够很好地清洁鱼类表面，大幅减少鱼类表面附着的微生物，防止鱼类腐蚀。以往在使用片冰保鲜时，经常会因为片冰锋利的表面损伤鱼类组织结构，造成不必要的损失。而冰浆中冰晶颗粒极小且一直处于动态，在冷却的同时较好的保存了鱼类的完整性，提高了经济效益。冰浆中含有浓度适中的氯化钠，氯化钠的存在不仅提高了冰浆的保鲜能力，并且能够最大程度的保存鱼类中的胶原蛋白含量，提高加工产量。此外冰浆能够结合化学添加剂、防腐剂用于冷藏鱼类产品。一些防腐剂例如臭氧，本身就可以很好地抑制鱼类产品中微生物的生长，将其投入冰浆中使用能够取得更好的杀菌效果。截至目前，冰浆已经成功应用在热带对虾、金枪鱼、石斑鱼等多种水产品的冷藏储存中。图1.2鱼类保鲜中冰浆和片冰降温曲线Figure1.2Coolingcurvesoficeslurryandsheeticeinfishpreservation1.3.4冰浆在大厨房用途除了上述领域，冰浆还可用于大厨房中。在法国等一些欧美发达国家的大厨房中，普遍使用冰浆作为制冷系统的蓄冷介质。图1.3是一家医院大厨房的动态冰浆冷却系统图。冷却系统覆盖了厨房运作的整个过程，包括食物冷藏、食物输送、食物分配以及食物制作的一系列流程。盛装食物的碟子在冷却器中被冷却至低温，食物被冷藏在食物冷藏间。当食物从冷藏间被取出时，便放入冷却的碟子中使用。冰浆使食物拥有的更长的保存时间，避免了粮食浪费等问题的出现。同样在食物的运输过程中，冰浆冷却由于能够储存更多的冷量而获得更高的系统效率，减少温室气体的排放。
1绪论7图1.3冰浆在大厨房中的系统图Figure1.3Systematicdiagramoficeslurryinalargekitchen1.3.5冰浆在消防领域的用途在绝大多数的火灾中，引起火灾的原因并不是液体燃料。也就是说，大多数的火灾都可以用水进行扑灭。通常的灭火方法是将水喷成雾状，在隔绝空气的同时带走火焰中的热量。但是这种灭火方式会产生大量高温蒸汽，对消防员的人身安全造成隐患。由于冰浆流动性好，因此可以采用冰浆代替水来灭火。与水相比，冰浆有更大的蓄冷能力，不仅温度低于水，并且冰浆中的冰晶颗粒汽化潜热时能够吸收大量的热量。使用冰浆灭火所需要的水量也大大减少，减少了高温蒸汽的产生，能够有效保护消防员人身安全。相关研究表明，在同样条件下分别使用冷水和30%左右浓度的冰浆进行灭火，冷水所需要的时间是冰浆的8倍[27]。此外冰浆还用于清洗设备污垢、矿井冷却、啤酒厂生产以及人工造雪等领域。1.4冰浆制取方法冰浆制取方法主要有过冷法、真空法、直接接触法、壁面刮削法等[28]，下面分别介绍这几种方法的原理及应用。1.4.1壁面刮削法在目前的工业制冰方法中，壁面刮削法应用最为广泛。这主要是因为壁面刮削法运行稳定，制冰过程易于控制，能够连续稳定的制出直径在200um左右的冰晶粒子，且制冰过程简易，因而得以大规模应用。壁面刮削法根据系统结构的不同，分为旋转刮片式和行星转杆式两种。加拿大的Sunwell公司是世界上首台壁面刮削冰浆制取装置的发明者[29]。图1.4是旋转刮片式的系统原理图[30]。壁面刮削法制取冰浆的主要流程是:套管式换热器的内外两侧分别流动着两种不同流体，外侧是低温制冷剂，内侧是添加有氯化钠的水溶液，两种流体通过换
【参考文献】：
期刊论文
[1]某商业广场冰蓄冷系统的应用[J]. 奚宽鲁,周伟. 制冷. 2017(04)
[2]BP神经网络对制冷蓄冷空调用电量预测分析[J]. 林智馨,杨美仙. 工业安全与环保. 2017(02)
[3]有关因素对冰浆制取过程中过冷度影响的实验研究[J]. 陈泽全,刘曦,郑闽锋,雷晓健,李学来. 制冷. 2014(01)
[4]LNG冷能用于气体直接接触法制取冰浆研究[J]. 王凌士,张学军,王晓蕾,王炜. 低温工程. 2012(02)
[5]直接接触式冰浆生成器的单气泡传热特性[J]. 郑克晴,张学军,田新建,邱利民. 化工学报. 2010(S2)
[6]纳米流体强化相变蓄冷特性的实验研究[J]. 李新芳,朱冬生. 材料导报. 2009(06)
[7]纳米流体工质的基础研究及其蓄冷应用前景[J]. 朱冬生,吴淑英,李新芳,杨硕. 化工进展. 2008(06)
[8]液-液循环流化床传热与制冰特性数值模拟[J]. 梁坤峰,王志远,袁竹林. 河南科技大学学报(自然科学版). 2007(06)
[9]流态化动态冰蓄冷技术及其先进性[J]. 冯自平. 智能建筑与城市信息. 2007(03)
[10]直接接触式二元冰蓄冷试验的影响因素和传热特性研究[J]. 代乾,方艳,樊建斌. 流体机械. 2006(10)
硕士论文
[1]双直接接触式冰浆制取系统的理论与实验研究[D]. 郑克晴.浙江大学 2011
[2]动态制冰溶液成核特性研究[D]. 吴鹏.浙江大学 2008
本文编号：3253459
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