氯化鈉溶液在不同材料表面凝固特性的理論與實驗研究.pdf

1、冰漿是利用顯熱與潛熱共同蓄冷的蓄冷介質，其單位蓄冷量非?？捎^，在相同體積情況下比其他蓄冷介質的蓄冷量多3~4倍。對電網峰谷的調節(jié)能力使冰漿在蓄冷空調方面有很好的應用前景。本文對制取冰漿所用的不同濃度氯化鈉溶液在不同材料表面的凝固特性進行了理論分析、實驗研究及數值模擬。具體研究內容如下：
　　（1）對溶液在平板表面凝固的接觸角、粗糙度以及添加劑進行了理論分析。溶液在不同材質表面有不同的接觸角，在異質成核時，小接觸角液滴的臨界成核能更

2、低。對于親水性材料，粗糙度的增大會使液滴在材料表面的接觸角降低，臨界成核能也隨之降低。溶液的相變平衡溫度會隨氯化鈉濃度的增大而降低，使臨界成核能增大。
　?。?）對液滴在平板表面的模型進行簡化，利用ANSYS Fluid對不同接觸角的液滴凝固過程進行數值模擬。通過監(jiān)測液滴的液相體積分數發(fā)現液滴在凝固過程中首先從液滴底部開始凝固，逐漸向液滴頂部發(fā)展，并且液滴后50％液相的凝固時間大于前50%液相的凝固時間。這是因為在凝固初期，初始溫

3、差大，液滴與壁面的換熱熱阻小使得溫度變化比快。由于壁面溫度低于液滴凝固時的冰點，液滴底部與壁面接觸的位置開始結冰，冰層的形成導致上部液體與壁面的換熱熱阻增大，換熱系數減小最終溫度變化變得緩慢。在不同表面接觸角小的液滴凝固速度大于接觸角大的液滴，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部再完全凝固，此模擬結果與實驗結果相一致。
　?。?）搭建了氯化鈉溶液在不同表面凝固特性的凝固換熱實