文档介绍：
水利电力施工机械
冷冻空调与节能
专辑( 一)
2000 No
1
具有较低最低不结冰温度的
结冰基体的选择
清华大学热能工程系
曲凯阳
江
亿
摘要
选择具有较低最低不结冰温度( possible lowest unfrozen temperature,
PLU )
的结冰基体对于提高过冷水动态制冰系统的制冰率和能量效率以及防止热泵蒸发器结霜
具有重要意义。本文从异质形核理论和估算两相间界面能的 Good- Girifalco 极性理论
出发, 研究了具有较低
PL U 的结冰基体的性质, 提出了选择方法。选择了几种具有较低
PL U的结冰基体, 测量了其
PLU 值。所选择结冰基体的
PL U 值比通常使用的不锈钢表面
低 3 ! 以上。
关键词
结冰基体
较低最低不结冰温度
过冷水动态制冰
防止结霜
1
引言具有较低
PL U的结冰基体不具有指导意义。
研究表明[ 1, 2] , 对于某种物质表面上静止的过本文从异质形核理论和估算界面能的 Good-
冷水, 而且仅当该表面温度高于某一数值时, 在可 Girifalco 理论出发, 研究了具有较低
PLU 的结冰
以测量的时间内, 不会发生异质形核结冰, 称该数基体的性质, 选择了几种具有较低
PLU 的结冰基
值为该表面的最低不结冰温度( possible lowest un
体, 并测量了其
P LU 值。在测量过程中, 结冰基体
表面的温度保持恒定, 因而测得的结冰基体的
frozen tem perature,
PLU ) 。
PLU 仅与物质表面本
身的性质有关。
PLU 仅与结冰基体本身的性质有关。
过冷水动态制冰是一种具有较高制冰率和能 2
具有较低
PLU 值的结冰基体的选择依
量效率的制冰方式, 有希望在冰蓄冷空调系统中据
代替传统的静态制冰方式。过冷却器是过冷水动结冰过程分为两个阶段: 临界核形成和新相
态制冰系统的关键部件, 选择具有较低
PLU 的结生长。临界核是指一定大小的能够自发生长的冰
冰基体覆盖过冷却器中与过冷水接触的表面将能核, 临界核能否形成决定了结冰是否发生。临界
够显著提高过冷水动态制冰系统的制冰率和能量核的形成有两种方式: 均质形核和异质形核。均
效率。质形核仅仅能够在特殊的条件下发生, 实际情况
热泵冬季结霜问题长期以来一直困扰着人中, 结冰的发生一般均由异质形核引起。
们, 阻碍了热泵的推广使用。选择具有较低
PLU
的结冰基体覆盖热泵蒸发器表面, 将可以在不降
低热泵效率的条件下有效地防止热泵冬季结霜。
国内外尚无对结冰发生温度与结冰基体性质
之间的关系进行研究, 从而选择具有较低
PLU 的
结冰基体方面的研究报道。齐藤彬夫[ 3, 4] 曾测量
了几种金属表面上以一定速度冷却的水的结冰发
生温度。但由于所测结果与冷却速度有关, 因而图 1
异质形核示意图
不能完全反映表面性质对最大结冰发生温度的影图 1 是结冰过程异质形核示意图。异质形核
响。而且由于所测表面范围有限, 其结果对选择时, 临界冰核在结冰基体表面呈球冠形, 图中, r
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