适用于不同农产品贮藏的CO_(2)多温区复叠制冷系统性能分析

为评估多温区制冷系统性能,探究其在农产品冷库贮藏中应用的可行性,设计了低碳环保型多温区复叠制冷系统。该研究以CO_(2)双温区与三温区复叠制冷系统为研究对象,通过设置压力调节阀(简称节流系统)和增压压缩机(简称增压系统)解决不同并联温区间的压差问题,建立两类制冷系统的热力学模型,分析了双温区和三温区复叠制冷系统运行参数对其性能系数(coefficient of performance,COP)与?效率的影响,并在参考工况下对双温区和三温区复叠制冷系统的两种运行模式进行了对比。结果表明:增压系统性能系数与?效率均高于节流系统,参考工况下双温区与三温区增压系统相对于节流系统性能系数分别提升30.4%和23.4%;双温区与三温区复叠制冷系统各部件中,冷凝器具有最大的?损,采用压力调节阀给节流系统带来了更大的能量损失;同工况下,该研究所设计的双温区和三温区增压系统性能系数是CO_(2)/R134a单温区复叠系统的1.5和2.3倍;经济性对比发现,双温区与三温区复叠制冷循环增压系统年度总成本比节流系统分别节省6554和8156美元。因此,多温区增压系统在热力性能与经济性上均优于节流系统,研究结果可为CO_(2)多温区复叠制冷系统的开发与应用提供理论基础。

植入式苜蓿草捆热风干燥系统的研究

为减少太阳光、田间作业及雨水对苜蓿品质的影响,研发了一种植入式草捆热风干燥设备,并基于湿法收获的加工工艺,利用该系统对苜蓿草捆进行了热风干燥试验。结果表明,在热风温度90℃条件下,可实现在40 min内将草捆的含水率从27%降低到14%以内。在干燥过程中,该系统的热效率达90%;植入式干燥中,草捆内部热量由内而外均匀扩散,完成整个草捆的干燥。试验后,草捆内部大部分已经完全干燥,叶片保存完整且呈翠绿色;相比较自然晾晒后打捆的苜蓿,经植入式热风干燥后,苜蓿的粗蛋白和相对饲用价值分别增加了10.98%和19.72%。上述结果为湿法收获草捆的干燥加工提供参考和技术支持。

间歇热处理时间对樱桃温度场及贮藏品质的影响

间歇热处理过程中,温度的变化会激发果实内部生理变化,研究不同处理时间下果实组织温度分布及变化速率对揭示热处理保鲜机理具有重要意义。该研究以樱桃为处理对象,采用50℃热水,20℃冷水交替喷淋的处理方式,同时选择20、100、180 s作为不同的间歇处理时间,果实的贮藏品质作为评价指标。建立单个果实的非稳态传热模型,对间歇热处理时樱桃组织的传热规律及动态响应过程进行数值分析。结果表明,间歇喷淋热处理可以提高樱桃贮藏品质,且不同的热处理时间对果实的温度场及品质的影响有显著差异(P<0.05)。优化后的参数为:间歇处理时间180s,50℃喷淋处理3次,总热处理时间为540 s。在此条件下樱桃与处理介质之间的热量传递最充分,单个果实半径1/2处温度平均值为27.71℃,中心温度平均值为30.85℃。优化间歇热处理组的腐烂率比未做任何处理的对照组低53.4%,能较好维持果实硬度。根据传热模型及相关结论,建议间歇处理时间应大于温度变化速率峰值的出现时间。研究结果可为樱桃采后保鲜技术提供理论参考。

十二水硫酸铝钾相变蓄热材料研究进展

十二水硫酸铝钾[KAl(SO_(4))_(2)·12H_(2)O]具有相变潜热高、价格低廉和安全无毒等优点,是一种来源丰富的中低温无机水合盐相变蓄热材料,可以广泛应用在谷电蓄热、建筑供暖、产品节能、太阳能热利用以及电池热管理等领域。过冷度大与导热系数低等诸多水合盐的共性问题,严重影响了其蓄放热性能。十二水硫酸铝钾的相变温度偏高,将其制备成共晶或非共晶复合相变材料可以降低相变温度,由此扩大应用范围。本文通过对近年来十二水硫酸铝钾相变蓄热材料相关文献的梳理,综述了减小过冷度、提高导热系数以及复合调温的策略,着重阐述了成核剂、导热增强剂以及调温剂对十二水硫酸铝钾热物性能的影响,并介绍了十二水硫酸铝钾及其复合相变材料的主要应用研究情况。最后,对未来相关工作的研究方向进行了展望,包括新型添加剂及其对基材作用机理的探索、大量的熔化-凝固循环后结晶水损失的抑制和热可靠性的保障,以及相关应用领域的进一步拓展,为促进十二水硫酸铝钾相变蓄热材料的发展和实际应用提供借鉴。

月桂酸-癸酸/十四醇-十二烷复合相变储能材料的制备与性能研究

本文研制了一种用于相变温度为5-15℃的储能系统的相变储能材料,该材料由月桂酸（LA）、癸酸（DA）、十四醇（TA）与十二烷（DD）按比例混合经超声波振荡后制得,质量配比为27.1∶28.5∶29.6∶14.8。相变储能材料的性质通过步冷曲线法、差示扫描量热法（DSC）以及热稳定循环测试法等方法来研究。实验结果表明,本相变储能材料的过冷度接近0℃,可忽略不计;在流速为10 m L/min的液氮氛围以及5℃/min的温度变化速率下,相变温度为5.13℃,相变潜热为154 J/g;本材料循环600次后偏离了共融状态,但无分层,具有较好的循环稳定性;通过一系列性能测试,得到了本材料的基本物理性质及热性能。由此可得,本相变复合材料具有较高的潜热、合适的相变温度、较好的热稳定性以及较低的成本,在储能系统尤其是空调系统中表现出了极大的潜力。

真空制冰过程中水滴动态特性

为研究真空制冰水滴温度影响因素并进行分析,搭建了真空制冰动态特性研究实验台,进行相关实验,采集了相关图像和实验数据。对采集的图像进行了定性分析。采集的实验数据主要是在不同环境温度、环境压力、供水水温、水质、粒径及水滴下落初速度等情况下水滴温度随时间的变化情况,并与模拟计算值一并进行了对比分析。分析得出环境温度、供水水温、下落初速度对其影响较小,而环境压力、水滴粒径对其影响较为明显,供水水质对其影响比较特殊,主要表现在液滴的最大过冷度上。

添加剂及其对直接接触式相变换热的影响

通过试验对在直接接触式气体水合物系统中非常有效的添加剂在直接接触式冰蓄冷系统中进行了研究 ,发现锌粉对直接接触式相变换热效果最好 。

直接接触式蓄冷传热特性的试验研究

设计了直接接触式蓄冷试验台,观察了蓄冷罐内的蓄冷现象,对直接接触式蓄冷系统蓄冷罐内的传热特性进行了研究。通过试验对蓄冷罐水位、制冷节流阀的开度、罐内水的初温及系统充灌量对蓄冷罐内容积换热系数及温度分布迸行了研究,研究表明,蓄冷罐内的容积换热系数随罐内水位升高而降低,随初始水温的升高而增加,制冷节流阀的开度的增大将会增大蓄冷罐内的容积换热系数,而制冷剂的充罐量对容积换热系数影响不大。

十二水磷酸氢二钠相变性能改进研究

蓄热相变材料在发生相变的过程中会吸收或释放热量,在太阳能利用、建筑节能和废热回收等方面有着良好的前景。文章主要针对其中一种无机相变蓄热材料,即十二水磷酸氢二钠的过冷度问题进行实验研究,分析各种不同成核剂对过冷度降低的效果。通过熔化-凝固热循环实验,其结果表明,活性氧化铝对减小十二水磷酸氢二钠的过冷度有很好的效果,相变温度保持在35—36℃,相变过程持续时间较长。同时,加入增稠剂羧甲基纤维素钠可以改善蓄热体系的稳定性,该蓄热体系的重复性实验效果良好。

相变蓄热冷凝热回收实验研究

当今能源紧缺问题严重,回收空调冷凝热用来制备生活热水可以节约部分能源,因此设计制作了相变蓄热冷凝热回收系统,并进行了相变蓄热实验、空调运行及有无相变蓄热器运行参数对比实验、蓄热器放热实验及冷水温升与流量的关系实验、空调运行制取热水实验。可以看出,利用在空调系统中增加相变蓄热器的方法可以有效回收空调机组的冷凝显热。空调系统在增加蓄热装置后,运行状况良好。相变蓄热器放热过程中,大流量情况下冷水的温升偏小。如放热过程中空调机组同时运行,可以相应提高冷水升高的温度。

吸附作用下真空制冰特性的实验分析

基于水的真空闪蒸理论，设计了一种吸附作用下闪蒸制冰的实验装置。在一定的预设压力值（400、600、800 Pa）、液面高度（20～50 mm）及初始温度（32、22℃）条件下，进行了有无吸附模块的对比性实验。对实验结果进行了定性分析，结果表明：与无吸附条件相比，在吸附作用下，闪蒸室压力及液体温度下降得更快，沸石吸附模块的存在能够强化真空条件下水的闪蒸。同时分析了液面高度对闪蒸的影响，相同的初始温度、预设压力条件下，液面高度越小，吸附条件下闪蒸室的压力下降得越快。

冰蓄冷空调蓄冰成核

在对内融冰式蓄冰槽内不同水层的水进行过冷度测试中发现上层水的过冷度较大。为了降低水的过冷度和冷水机组能耗,通过实验的方法对不同的成核添加剂进行筛选测试,结果显示纳米氧化铜不但在降低过冷度方面效果显著,而且提高了蓄冰效率。最后获取了一定质量分散剂下最佳纳米氧化铜的质量分数,即在-5℃的制冰温度下,质量分数为0.10%的氧化铜悬浊液为最佳配比。在实验过程中发现水的过冷度还与换热介质的传热温差有关,温差越大过冷度越小。

真空环境下的二元冰制备特性研究

采用理论分析与试验相结合的方法,对真空环境下的二元冰生成动态特性进行研究。分析了闪蒸室内压力、水套温度、供水温度、速率、不同水质等各因素对二元冰晶生成的影响。研究结果表明:闪蒸室压力、供水水温、水质以及水滴初始直径、速率都对二元冰真空制备具有较大的影响,其中,闪蒸室压力升高,水滴闪蒸、结冰速率明显下降;供水温度越低,水滴达到同一状态所需的时间越短;水滴初始粒径的增加,水滴闪蒸、结冰的进程明显变慢。闪蒸室温度对水滴的闪蒸、结晶影响不是很大。

月桂酸-正辛酸低温相变材料的制备和循环性能

相变材料在蓄冷空调系统中具有广阔的应用前景。文中利用步冷曲线法绘制了月桂酸-正辛酸溶液的相图,找到了月桂酸-正辛酸溶液的共融点,其质量比为21∶79。经差示扫描量热仪(DSC)测试得到相变温度为7.0℃,相变潜热130.8 kJ/kg,可以作为相变材料使用。对该相变材料进行充冷和放冷的实验后,用DSC测得其循环20次的相变温度为7.58℃,相变潜热为134.4 kJ/kg,循环到40次的相变温度为7.73℃,相变潜热为134.0 kJ/kg,循环稳定性能良好,适合作为蓄冷空调用低温相变材料。

正辛酸-月桂酸纳米复合相变材料的蓄冷特性

针对有机相变材料导热性能差的缺点,以质量比为81∶19的正辛酸(OA)-月桂酸(LA)二元有机相变蓄冷材料为基液,分别添加不同浓度高热导率的羟基化多壁碳纳米管(MWCNT-OH)、Fe_2O_3、Al_2O_3、Cu以及分散剂SDBS,采用超声波振荡法制备纳米复合相变材料体系,从纳米粒子的种类和浓度来研究其对OA-LA蓄冷性能的影响.实验发现,随着纳米粒子质量浓度的增加,热导率先增大,而后逐渐趋于稳定.加入纳米粒子的复合材料最佳热导率大小依次为:0.1,g/LMWCNT-OH>0.4,g/LFe2,O3>0.3,g/LAl_2O_3>0.3,g/LCu.OA+LA+0.1,g/L,MWCNTOH+0.2,g/L,SDBS表现出最佳蓄冷特性,其热导率提高了21.9%,,相变温度没有变化,相变潜热增加了2.9%,,相变蓄冷时间缩短了16.7%,,经过200次冻融循环测试后,仍保持适宜的相变温度和较高的相变潜热.因此,在果蔬冷链物流保鲜中有良好的应用前景.

纳米二氧化钛-赤藻糖醇储能体系实验研究

针对移动供热的温度范围,相变温度为119℃的赤藻糖醇具有很大的应用潜力,但其存在导热系数低、放热不稳定、容易过冷等不足。本文通过添加纳米材料作为成核剂改善赤藻糖醇性能,制备了不同纳米材料的相变复合材料。对样品的融化-凝固进行观察记录,绘制时间温度曲线并对纳米氧化钛在质量分数不同的情况下进行体积膨胀率和密度、过冷度、相变潜热、导热系数测定,测试表明,相对于纯赤藻糖醇,添加纳米级物质作为成核剂可以减小相变材料的过冷度,并且在一定程度上可以提高相变材料的导热系数;纳米二氧化钛对样本的密度数值上有0.02~0.08 g/cm^3的波动,膨胀率呈减小的趋势;添加0.1%的纳米二氧化钛-赤藻糖醇过冷度下降37.91%,潜热值下降2.25%,固态导热系数增大3.67倍。

超声波改善乳酸钙-氯化铵-水复合相变材料过冷特性

针对无机相变材料过冷度高的问题,对乳酸钙-氯化铵-水相变体系做超声震荡处理以及在凝固过程加入超声外场,研究超声波对乳酸钙-氯化铵-水相变体系凝固特性的影响。试验发现,增加超声波震荡后,过冷度降低0.62℃,相变过程持续了7755s,溶液的相变潜热为276.2J/g,增加了4.14%;溶液凝固时增加超声波相变体系没有出现过冷现象,相变过程持续了8256s溶液的相变潜热为283.5J/g,增加了6.9%。试验表明,在乳酸钙-氯化铵-水相变体系凝固过程中加入超声场,有利于乳酸钙-氯化铵-水相变体系的性能提高。

直接接触式二元冰制备过程中的传热特性

设计直接接触式二元冰蓄冷系统试验台,观察制冰罐中的制冰过程,对直接接触式二元冰制备的传热特性进行研究。通过对制冰罐内喷口位置、载冷剂喷射速度、搅拌器开关、乙二醇溶液浓度的调节或改变,对罐内温度分布及降温情况进行大量的测试与分析,根据能量守恒定律计算制冰罐内容积换热系数。研究表明,提高喷口位置、开启搅拌器、增大流速和降低乙二醇溶液浓度都将提高制冰罐内的容积换热系数。

Cu纳米流体真空闪蒸制冰的实验特性

在去离子水中加入Cu纳米颗粒,通过添加分散剂和超声波振荡,配制均匀分散的Cu-H_2O纳米流体。在100 Pa初始压力下,通过改变纳米颗粒粒径、纳米流体质量分数研究均匀分散的纳米流体对真空闪蒸制冰实验特性的影响。结果表明,水中加入纳米颗粒(无分散剂,纳米颗粒有沉降现象),可降低水过冷度,缩短相变结冰时间,而分散均匀无沉降的纳米流体可显著缩短相变时间,使过冷度降低37%;在闪蒸瞬间,纳米流体对液相降温过程几乎没有影响;纳米流体质量分数越大,结冰时间越短,固相降温段降温速率越大;随着纳米颗粒粒径减小,相变时间缩短,而固相降温阶段温降速率几乎相同,较低浓度时(0.05%),粒径的改变,对纳米流体过冷度影响不大,基本维持在1.5℃。

直接接触式冰蓄冷试验台的研制

研制了一个直接接触式冰蓄冷试验台 ,介绍了试验台的结构、控制和数据采集系统。试验表明 ,该试验台测试系统精度高 ,达到了试验要求 ;水分离装置操作简单 ,分离效果好 ;喷头结构合理 。