不同凝核劑在不同表面凝固特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、冰漿是利用顯熱與潛熱共同蓄冷的蓄冷介質(zhì)，其單位蓄冷量非?？捎^，在相同體積情況下，冰漿的蓄冷量要比其他的蓄冷介質(zhì)多3～4倍，對(duì)電網(wǎng)峰谷的調(diào)節(jié)能力使冰漿在蓄冷空調(diào)方面有很好的應(yīng)用前景。本文對(duì)制取冰漿所用的三種離子類添加劑溶液在不同表面的凝固特性進(jìn)行了理論分析、實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從理論上分析了冰晶成核機(jī)理，在同質(zhì)成核的情況下，晶核可以繼續(xù)生長(zhǎng)的臨界半徑在10-11m的數(shù)量級(jí)上，臨界成核能在10-22J的數(shù)量

2、級(jí)上。研究了影響異質(zhì)臨界成核能與成核速率的影響因素，液滴在異質(zhì)成核表面的接觸角在0~20°與160~180°時(shí)對(duì)臨界成核能的影響較大。討論了溶液在平板表面的接觸角、粗糙度、添加劑以及過冷度對(duì)冰晶成核的影響規(guī)律。⑵對(duì)純水和不同濃度的氯化鈉溶液在不同表面的模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，利用ANSYS Fluent對(duì)不同接觸角的液滴凝固過程進(jìn)行數(shù)值模擬，通過模擬得出：接觸角較小的液滴的凝固速度大于接觸角較大的液滴。在相同工況下，溶液開始凝固時(shí)間和凝固完成所用

3、時(shí)間與氯化鈉溶液的濃度呈正比，與接觸角的大小成正比，這與理論分析相吻合。在凝固過程中首先從與壁面接觸的底部開始凝固，并且液滴表面首先凝固然后內(nèi)部再完全凝固，疏水表面上液滴的凝固時(shí)間大于親水表面液滴的凝固時(shí)間，與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果一致。⑶搭建了冷表面液滴凝固性能測(cè)試裝置，研究了純水和三種不同濃度的離子類添加劑溶液在不同表面以及不同粗糙度條件下的凝固特性。對(duì)于親水性表面，隨著平板表面粗糙度的增大，溶液的臨界成核能逐漸減小，而對(duì)于疏水性表面則相反，