双直接接触式冰浆制取系统的理论与实验研究

摘要

冰浆所具有的良好热物性以及流动特性使其在蓄冷空调系统中展现出巨大的前景。然而，如何高效稳定的制取冰浆是制约冰浆蓄冷空调系统发展和应用的关键问题。本文在综述了当前国内外的各种冰浆制取方法的基础上，着重研究了直接接触式冰浆制取方法。由于传统的直接接触法具有制冷剂耗量大、制冷剂与水不容易分离以及喷头易发生冰堵等缺陷，所以本文首先提出了一种采用气体作为载冷剂的双直接接触式冰浆制取系统。
　　 针对该系统，本文主要进行了两方面的研究：1.理论分析了冰浆生成器内部气泡与水溶液的直接接触换热过程，归纳总结了影响体积传热系数的主要因素，并采用实验方法探究了各因素(流体物性、系统参数、运行参数等)对体积传热系数的影响作用，得到了体积传热系数与各因素之间的无量纲关系式，该关系式可为冰浆生成器的设计提供理论依据。2.能耗大是制约该系统发展的关键问题，本文对搭建的双直接接触式冰浆制取实验台，进行了初步的能耗实验和分析，获得了当前系统的冷量分配情况，结果表明：在当前系统中，50％左右的冷量用于抵消风机对载冷空气的加热，造成了系统冷量的极大浪费。基于以上研究，在本文的最后，汇总并分析了当前系统的不足，指明了系统改进的方向。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 冰浆的定义及特性

1.2 冰浆的应用

1.2.1 冰浆在空调系统中的应用

1.2.2 冰浆在食品工业的应用

1.2.3 冰浆在消防中的应用

1.2.4 冰浆的其它应用

1.3 关于冰浆的国内外研究现状

1.4 冰浆的制取方法

1.4.1 过冷法

1.4.2 壁面刮削法

1.4.3 真空法

1.4.4 直接接触法

1.5 直接接触法制取冰浆主要研究内容及现状

1.5.1 液-液直接接触蓄冷研究现状

1.5.2 气-液直接接触蓄冷研究现状

1.6 本文主要研究内容

第二章 双直接接触式冰浆制取系统设计

2.1 气体双直接接触式冰浆蓄冷系统的提出

2.2 系统布局及现有实验基础

2.3 设计依据

2.3.1 圆断面温差射流理论

2.3.2 鼓泡器设计

2.4 主要部件结构图

2.4.1 冰浆生成器

2.4.2 一级换热器

2.4.3 风机选型

2.5 测试及控制系统

2.6 其它

2.7 本章小结

第三章 冰浆生成器的传热分析

3.1 体积传热系数

3.1.1 体积传热系数的定义

3.2 体积传热系数的影响因素

3.2.1 研究思路

3.2.2 单气泡的上升特性

3.3 无量纲分析

3.4 本章小结

第四章 冰浆生成器的传热性能实验

4.1 数据处理

4.2 流体物性的获取

4.2.1 空气的物性变化

4.2.2 水的物性变化

4.2.3 不同浓度的乙二醇水溶液的物性变化

4.3 冰浆生成器传热性能实验及分析

4.3.1 制取的冰浆

4.3.2 传热性能分析

4.4 拟合无量纲关系式

4.5 本章小结

第五章 气体双直接接触式冰浆制取系统的能耗分析实验

5.1 数据处理

5.1.1 系统能效系数

5.1.2 系统漏热分析

5.2 不同开机模式下的系统运行特性

5.3 系统各部分冷量分配

5.4 系统能效

5.5 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果