過冷水法動態(tài)冰漿制取技術(shù)具有傳熱效率高、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn),但過冷卻器易發(fā)生冰堵是影響其穩(wěn)定性的突出問題。本文提出一種基于模塊化過冷解除裝置的動態(tài)制冰系統(tǒng),利用設(shè)置在過冷卻器內(nèi)的可靈活拆裝式螺旋葉片對制冰溶液進(jìn)行過冷解除,同時刮削換熱壁面上粘附的冰晶。測試了不同工況下該制冰系統(tǒng)的性能,結(jié)果表明該制冰系統(tǒng)可穩(wěn)定產(chǎn)出冰漿并有效改善冰堵問題,最高含冰率達(dá)9. 1%,最大持續(xù)制冰時間可達(dá)521 s。冰漿含冰率與持續(xù)制冰時間成正比。Na Cl添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時對冰漿含冰率和持續(xù)制冰時間的改善效果顯著。實(shí)驗(yàn)獲得制冰系統(tǒng)最佳運(yùn)行參數(shù):制冰溶液體積流量為0. 50 m3/h、二次冷媒起始溫度為-15℃、螺旋葉片轉(zhuǎn)速為175～225 r/min。 

【文章來源】：制冷學(xué)報. 2020,41(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

螺旋葉片轉(zhuǎn)速對冰漿制取性能的影響

過冷水法動態(tài)制冰技術(shù)中，對于制冰溶液的過冷度研究意義重大，較大的過冷度可維持制冰溶液過冷狀態(tài)的穩(wěn)定性。本文通過監(jiān)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)產(chǎn)生冰漿時制冰溶液出口溫度的變化，獲得了不同濃度NaCl溶液可獲得的最大過冷度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)[22]中呈現(xiàn)的趨勢一致，對比結(jié)果如表3所示。文獻(xiàn)[22]從吉布斯自由能的角度解釋了NaCl溶液過冷度與溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系，理論上過冷度隨溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小，但在低溶液濃度情況下，溶液基本無過冷度。

模塊化過冷解除裝置動態(tài)制冰系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)主要由過冷卻器、過冷解除裝置、電機(jī)(5IK180RGU-CF,BOSCH)、蓄冰槽、二次冷媒供給系統(tǒng)和溫度采集系統(tǒng)組成。過冷卻器主要結(jié)構(gòu)為套管式換熱器(內(nèi)管Φ50×2 mm,T2紫銅;外管Φ76×3.5mm,304不銹鋼)，換熱器及所有管路均采用保溫材料進(jìn)行隔熱處理。內(nèi)外管間隙中通有二次冷媒(長城FD-2多效防凍液)，內(nèi)管中流動的制冰溶液與其采用逆流布置，蓄冰槽下層的制冰溶液經(jīng)由水泵(MP-20RM-220，西山)、閘閥及渦輪流量計(LWGYB-15，帆揚(yáng))進(jìn)入過冷卻器，吸收套管間隙中二次冷媒的冷量后冷卻至過冷狀態(tài)，隨后位于過冷卻器內(nèi)部的過冷解除裝置對過冷水溶液進(jìn)行擾動，進(jìn)而解除其過冷狀態(tài)生成冰晶，同時刮除換熱壁面上粘附的冰晶，混合形成冰漿推送至蓄冰槽完成制冰溶液循環(huán)。二次冷媒由低溫槽(HX-2050，庚雨)實(shí)現(xiàn)控溫。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)布置有6個溫度傳感器(PT100，拓普瑞)，由溫度記錄儀(TP1608，拓普瑞)采集數(shù)據(jù)。表1所示為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所用設(shè)備的工作范圍及誤差。過冷解除裝置主要由多組螺旋葉片和中心軸(Φ20×1 700 mm,304不銹鋼)組成，單組螺旋葉片實(shí)物如圖2所示，采用3D打印加工，材質(zhì)為光敏樹脂，表面敷有PTFE涂層(JF-4DC，福德塑化)以增加其疏水性。螺旋葉片圓筒內(nèi)設(shè)有兩個平鍵用于與中心軸的鍵槽配合，可按需固定不同數(shù)量的螺旋葉片，實(shí)現(xiàn)過冷解除裝置模塊化。螺旋葉片邊緣與過冷卻器內(nèi)管內(nèi)壁的間距為0.5 mm。電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動過冷解除裝置旋轉(zhuǎn)，配有減速箱及調(diào)速器。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于納米氟碳涂層材料的過冷水動態(tài)制冰理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王虹.華中科技大學(xué) 2013



本文編號：3323641