海水制冰机工作过程的计算机模拟及开发研究

摘要

为获得新鲜的水产品，必须提高水产品的保鲜技术，而我国近海船舶捕捞业的保鲜技术还停留在预先装载淡水块冰的传统方法上。为促进我国渔业生产的现代化，本文研制了直接使用海水的制冰机，具有冰温低、使用方便、保鲜效果好的特点。　　首先本文利用功能强大的三维造型软件Pro/Engineer对卧式海水制冰机进行零部件设计，大大地缩短了产品设计的开发周期，提高工作效率。　　建立制冰机三维模型的同时，本文还创建了卧式海水制冰机工作过程的计算机仿真的数学模型，应用有限差分方法求解出不同工况下不同时刻个节点的温度分布，从而得出海水结冰过程中结冰表面的位移以及其移动速度。经过计算模拟和试验测试结果对比分析，二者基本吻合。　　通过对制冰机制冰过程的仿真模拟，研究了影响卧式海水制冰机性能的诸多因素，为优化设计开发海水制冰机提供了重要的理论依据。模拟和实验研究表明，海水制冰机系统中的蒸发温度、海水温度以及冰筒的转速对制冰机的产冰量影响很大。同时制冰筒的结构形式以及制冷剂支路的布置形式对制冰机性能有很重要的影响，采用合理的制冰筒结构以及可靠的动态结构密封可使制冰机的制冰性能有很大的提高。　　经过大量的实验研究和不断的修改创新，本论文成功地开发出了具有自主产权的海水制冰机，生产的鳞片冰可以达到-20℃以下，冰厚达到3～5mm，产冰量达到了1000kg/24h。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1制冰技术的发展

1.1.1制冰方式的发展

1.1.2制冰过程模拟仿真的研究

1.1.3对制冰结晶机理的研究

1.1.4海水制冰机的研究现状

1.2本课题的研究背景

1.3本课题的研究目标和内容

第二章卧式海水制冰机制冰过程的计算机模拟

2.1制冰筒型式的选择

2.2海水制冰机工作过程分析

2.3数学模型的建立

2.3.1冻结区

2.3.2相变区

2.3.3非冻结区

2.4计算求解方法

2.4.1节点划分

2.4.2方程离散化

2.4.3方程组求解

2.4.4编程计算

2.4.5模拟结果分析

2.4.6模拟计算与试验测试结果对比分析

2.5本章小结

第三章海水制冰机产冰量的模拟计算分析

3.1蒸发温度对产冰量的影响

3.2海水温度对产冰量的影响

3.3冰筒转速对产冰量的影响

3.4结论

第四章海水制冰机的实验研究方法

4.1实验装置

4.1.1制冷系统

4.1.2数据采集系统

4.1.3其他

4.2测点布置

第五章制冰筒结构性能的开发研究

5.1制冰筒管路制冷剂分配均匀性的测试研究

5.2不同支路结构性能的测试研究

5.3结论

第六章制冰筒制冰性能的试验研究

6.1蒸发温度对制冰性能的影响

6.2海水温度对制冰性能的影响

6.3制冰筒转速对制冰性能的影响

6.4结论

第七章海水制冰机的开发研究

7.1制冰机主体三维模型

7.2海水制冰机的研究开发

第八章结论

参考文献

致谢