降壓對(duì)過冷水及水溶液結(jié)冰現(xiàn)象影響的研究.pdf

1、真空冷凍干燥技術(shù)，由于本身存在的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使其在制藥工業(yè)、食品工業(yè)、化學(xué)工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?？刂苾龈蛇^程預(yù)凍階段的過冷度對(duì)冷凍干燥制品品質(zhì)的均一性以及后期升華干燥速率有著重要影響。目前，降壓誘發(fā)過冷溶液成核作為一種過冷度控制技術(shù)，其基礎(chǔ)研究缺乏。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文開展了降壓誘發(fā)過冷水及水溶液成核的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究，主要進(jìn)行了以下工作：
　　1）采用 COMSOL軟件建立小瓶?jī)?nèi)過冷水降壓冷卻過程的物理模型，并進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究

2、在不同預(yù)冷溫度、降壓速率、終壓及終壓持續(xù)時(shí)間下水體平均溫度及溫度分布隨時(shí)間的變化。計(jì)算發(fā)現(xiàn)：在5~20kPa/s范圍內(nèi)降壓速率對(duì)水體溫度影響不大；在100~400Pa范圍內(nèi)終壓越低水體平均溫度及最低溫度越低；在水體預(yù)冷-5~-7℃、終壓100~400Pa范圍內(nèi)，隨著壓力的下降，過冷度越低，水體平均溫度及最低溫度下降越快；在終壓持續(xù)200~400s范圍內(nèi)，終壓持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)水體平均溫度及最低溫度越低。
　　2）建立了過冷降壓實(shí)驗(yàn)裝置，

3、實(shí)驗(yàn)研究了常壓下小瓶?jī)?nèi)過冷水的結(jié)冰現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上考察了不同降壓速率、終壓對(duì)小瓶?jī)?nèi)過冷水結(jié)冰現(xiàn)象的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：過快的降壓（≥40kPa/s）可能會(huì)導(dǎo)致噴瓶現(xiàn)象；在5～17.5kPa/s范圍內(nèi)降壓速率對(duì)樣品成核影溫度影響不大；較低的終壓可以使樣品在較高的平均溫度下解除過冷。實(shí)驗(yàn)觀察到的降壓速率和終壓對(duì)過冷水結(jié)冰的影響與理論預(yù)測(cè)較為一致。
　　3）實(shí)驗(yàn)初步研究了降壓速率、終壓對(duì)小瓶?jī)?nèi)蔗糖溶液結(jié)冰現(xiàn)象的影響。在溶液過冷至-4℃、降壓