低温环境下水平铜表面液滴冻结的实验研究

本文实验研究了低温受迫对流条件下空气参数对水平冷表面上液滴冻结的影响。冷表面温度分别为-15.5℃和-19.5℃,空气温度变化范围为-6～8.5℃,相对湿度变化范围为50%～80%,空气流速变化范围为1.0～9.0 m/s。结果表明,冷表面上液滴冻结的时间随冷面温度的升高而增加,随空气相对湿度的升高而减小。另外,空气温度和流速对冷表面液滴冻结也有较大的影响,随着空气温度和流速的增加,液滴冻结时间先减小后增大。     

快速减压条件下液滴热动力学行为的实验研究

实验研究了快速降压过程中悬挂单水滴闪蒸/冻结过程,得到了典型条件下液滴闪蒸/冻结过程的热动力学特征,并基于实验观测结果,探讨了不凝气体对液滴闪蒸/冻结热动力学过程的影响。实验发现,起始冻结时的液滴过冷度近似为常数,而再辉温度对应于终态蒸汽分压所确定的气固相变平衡温度。这些结果有助于正确预言高真空环境中的液滴闪蒸/冻结特征。     

基于响应面的铝板表面液滴冻结过程的实验研究

本文以铝板表面上液滴冻结过程为研究对象，研究多因素交互作用在液滴冻结过程中的影响规律。基于响应面实验方法，对不同的冷壁表面温度、空气温度、液滴初始温度及液滴体积的液滴冻结过程展开实验研究。结果表明：冷壁表面温度对液滴的冻结时间影响最大，其次是液滴体积和空气温度，而液滴初始温度对液滴冻结时间影响最小。由方差分析可知，冷壁表面温度和液滴体积之间的交互作用对液滴冻结时间表现显著，其他交互项作用不显著。     

容器形状和冻结行为对储能效率影响研究

本文采用计算流体力学分析方法,分析了冰储能过程中水的固-液相变行为和由此产生的自然对流现象的特征。特别地,本文着重研究了安装在冰储能器中的换热器周围的冻结行为和桥接过程对储能效率的影响。为了研究冻结行为和桥接过程中产生自然对流对储能效率的影响,改变了容器的高宽比,并采用椭圆形换热器以促进对流的形成。采用潜热与比热相结合的单域计算模型,分析了两椭圆形换热器在冻结过程中的水温分布特征、速度分布特征以及冻结率。研究发现容器内对流方向的趋势是由水的初始温度决定的,并且容器宽度越大,高度越高,冻结率效率越高。     

壁面温度对疏水表面上水滴冻结的影响

本文研究了冷壁面温度对疏水表面(θ=108.8°)上单个水滴冻结过程的影响,比较了水滴的冻结时间及冻结前后的形态变化。结果表明,水滴冻结所需要的时间随冷表面温度的降低而减小,冷表面温度越低,水滴冻结后其顶端越容易出现树枝状霜晶生长。最后,根据能量守恒原理建立了冷表面上水滴冻结的数学模型,给出了相应的表达式,进而分析了壁面温度对水滴冻结时长的影响,计算结果与实验结果一致。     

基于液氮喷雾式食品流态化速冻机的青刀豆速冻实验研究

速冻是用来保存食品的常用方法之一,而在食品的长期保存的过程中人们一直关心的一个问题是如何能够保持食品的外观、完整性和品质。流态化速冻是实现单体快速冻结的最有效方法之一。我所自行研制了液氮喷雾式食品流态化速冻机。本文便是基于此速冻装置的基础之上,对青刀豆进行速冻试验研究,来分析在不同的冻结条件下对物料的冻结时间、干耗和品质的影响。通过冻结青刀豆复温后的电镜照片,来分析速冻过程中冰晶生长对食品品质的影响。     

冷面上过冷水珠冻结的实验研究

对冷面上水珠的冻结过程及其影响因素进行了实验研究。实验结果表明:水珠温度被降到℃以下时,水珠并未马上冻结,而是呈过冷态并持续一段时间,在某一时刻开始冻结时过冷水珠温度回升,整个水珠完全冻结后,冰珠温度又开始下降至与环境平衡的温度。冷面温度是影响水珠冻结的主要因素,表面接触角、粗糙度以及水珠体积等对水珠冻结也有影响。     

壁面静止水滴冻结过程形状变化

低温表面上的液滴冻结时会形成具有尖顶的形状。针对这一现象开展了理论与实验研究,建立了新的动态曲形相界面模型用来模拟水滴冻结过程中的形状变化。模型考虑重力和成核再辉效应的影响,将冻结过程中的冰水相界面近似为球冠形曲面,并在三相点处引入动态生长角和直角关系。对壁面上20μL静止水滴进行了冻结实验,记录水滴三相点高度的演化过程,以此拟合得到了其随时间变化的关联式,基于该关联式求解理论模型,得到了水滴最终冻结形状。模拟结果与实验结果在水滴初始轮廓、成核再辉轮廓和最终冻结轮廓以及冻结时间上均吻合良好。曲面模型的计算结果表明,固液相界面上不同位置处的冻结速率不同;随着相界面向上推移,冻结速率逐渐减小。     

锥虫保护剂冻结及冻干特性研究

保护剂溶液冻结及冻干特性的研究对生物材料保护剂的选择以及冷冻干燥工艺的设计具有重要的指导意义。选择聚乙烯醇(PVA)、海藻糖和叔丁醇作为锥虫的保护剂,采用差示扫描量热法研究了PVA/海藻糖/叔丁醇保护剂溶液的冻结特性,并对PVA/海藻糖/叔丁醇保护剂溶液进行了冷冻干燥实验,考察了不同冷冻条件对PVA/海藻糖/叔丁醇保护剂溶液冻结特性和冻干特性的影响。     

空气制冷机在列车空调中的应用分析

对列车空调用空气制冷机进行了研究,分析了制冷机的压比选择、调节方式和温室效应。结果表明:列车空调用空气制冷机压比应在2—2.5范围内,应采用变压比的调节方式,性能系数在1—1.3范围内,TEWI值小于现用蒸气压缩式系统。     

冷却物冷藏间冷风机的空气除霜实验研究

冷却物冷藏间以贮藏果蔬为主,当贮藏品种产于热带地区,贮藏温度高于0℃。由于贮藏温度距水的冰点不远,制冷系统的蒸发温度会低于冰点,在工作过程中蒸发器表面必然结霜。文中对冷间温度高于冰点,蒸发温度低于冰点的冷库制冷系统,进行了空气除霜和"依次除霜法"实验,通过冷风机回风区空气温度、冷风机蒸发管组翅片温度的测量,结合肉眼观察认为,库温为5℃的情况下,依靠制冷压缩机停机阶段,冷风机风扇常开,能够基本除掉上次制冷过程产生的结霜,当制冷系统规律工作8小时,前期制冷过程积累的结冰可以通过"依次除霜法"依次关闭除霜冷风机的供液电磁阀15分钟,在保证库房降温的前提下,能够彻底除掉蒸发器表面的结霜。     

吸收制冷循环极限制冷温度研究

提出了吸收制冷循环的极限制冷温度概念,以自行复叠吸收制冷(ACAR)循环为例分析了多种因素对极限制冷温度和COP等性能参数的影响。分析结果表明制冷剂的配比是影响ACAR循环极限制冷温度等性能的关键因索,为此计算得到了理沦最佳制冷剂配比。同时,分析了传统吸收制冷循环的特性,并在相同条件下和ACAR循环进行了比较,结果表明ACAR循环可以获得低得多的制冷温度,具有高得多的COP,用于深度冷冻具有独特的优势。     

On the dynamics of contact line freezing of water droplets on superhydrophobic carbon soot coatings

Despite the opportunity to manipulate the water freezing via superhydrophobic materials, their commercial use for passive icing protection is still questioned, since the combined effect of surface morphology, air cushion arrangement, roughness, chemistry and film thickness on the icephobic properties of a given non-wettable solid remains unexplored. This article addresses the existing research gaps by studying the ice nucleation dynamics at the contact line of various superhydrophobic soot-based surfaces, potentially applicable in cryobiology for enhancing the existing cryopreservation technologies. We examine the freezing time and freezing temperature of water droplets settled on three groups of soot coatings with divergent morphochemical features, adjusted by modifying the samples with alcohol, fluorocarbon and/or silver hydrogen fluoride. Our results demonstrate the appearance of a new “contour” freezing mode, where the droplet shell crystallizes simultaneously with the contact interface, whilst the soot's chemical bonds along with some of its physical characteristics govern the ice formation.     

初始温度和冷却速率对金属团簇凝固行为的影响

用分子动力学结合嵌入原子势研究了含有531个原子的Co₅₃₁, Cu₅₃₁和Ni₅₃₁团簇从不同初始温度以不同冷却速率凝固到200 K时的凝固行为. 结果表明初始温度和冷却速率对团簇的凝固点有很大影响. 初始温度越高, 冷却速率越小, 团簇的凝固点越高. 凝固条件的改变会对三种团簇的凝固结构产生不同的影响. Cu₅₃₁和Ni₅₃₁团簇尽管在不同条件下的凝固点不同, 但凝固结构都是二十面体. 而Co 关键词： 金属团簇 凝固 分子动力学模拟     

低温光滑壁面上水滴撞击结冰行为

采用高速摄像技术测试低温光滑壁面上水滴撞击结冰过程, 分析了撞击速度、壁面温度和材料热导率对水滴撞击铺展、振荡及结冰行为的影响规律. 结果表明, 低温壁面造成水滴最大铺展直径缩小, 且结冰时间随温度降低而缩短; 当撞击We数提高时, 水滴最大铺展直径增大, 而振荡和结冰时间减小; 同时材料热导率越高, 最大铺展直径越小, 结冰越迅速. 另外, 从热力学角度推导出水滴撞击结冰时间的理论公式, 预测误差<5.3%.     

Freezing Temperature in Dilute Ising Spin Glasses with Long-Range Interactions

The onset of spin-glass freezing in dilute Ising systems with long-range interactions is investigated with the use of numerical simulations. We show that taking pair correlations explicitly into account results in the renormalization of the interaction matrix and suppression of the density of localized states compared with conventional mean field theory. Application of the theory to the RKKY interaction in the dilute limit raises the question of the appropriate boundary eigenvalue of the effective interaction matrix that separates localized and extended states. We identify the onset of spin-glass freezing with the temperature T _g at which this boundary eigenvalue is equal to one. Numerical simulations reproduces the linear concentration dependence of T _g in the very dilute limit, in agreement with scaling relations, and show a significant improvement over the conventional mean-field theory in the value obtained for the freezing temperature.     

压缩空气蓄冷系统循环形式的选择

压缩空气蓄冷系统是一种新型的冷量储存系统.针对这种系统,本文研究了四种不同的循环实现形式.分析了这四种循环形式的制冷量、运行性能系数COP并对其进行了对比.结果表明:压缩空气蓄冷系统应用于室温条件下的制冷场合时,两级压缩、三级膨胀驱动蒸气压缩制冷系统相对于其他三种循环,运行性能较好;两级压缩、三级膨胀驱动空气压缩膨胀制冷循环,可以制取的制冷温度较广,适应变工况的能力较好,并且结构简单,也具有一定的优势.     

基于人工神经网络的制冷系统工况模拟

针对人工神经网络技术在制冷空调系统中的仿真应用,本文建立了单回路制冷系统的性能仿真系统。通过实验模拟制冷系统在夏季的负荷变动情况,得到了用于神经网络模型训练的样本数据。对制冷系统进行多种神经网络结构的建模,并进行了神经网络中各种结构参数对模型精度影响的分析。利用训练好的双隐层神经网络模型,研究了空调机组性能的影响因素,包括压缩机频率、室内外温度等。模拟结果表明,机组EER随着压缩机频率增加先增加后减少,随着室内温度升高而增加,随着室外温度升高而减少。结果表明,人工神经网络方法是分析制冷机组性能的一种有效途径。