接触角和质量分数对液滴冻结过程的影响

刘圣春 张 雪 代宝民 姜婷婷

(1 天津商业大学 天津市制冷技术重点实验室 天津 300134； 2 天津大学环境科学与工程学院 天津 300072)

电力的持续供应、需求侧管理和可再生能源的有效利用[1]是当今社会的三大能源挑战。合理利用能源，减少能源损耗，提高利用率是目前亟需解决的重要问题。冷能储存系统是解决能源供需不平衡最合适的方法之一，已成为一项极具吸引力的技术[2]。而蓄冷材料的选择对于储能系统的高效运行非常重要。冰浆是冰晶、液态水和防冻剂的混合物，具有较高的蓄冷能力和良好的流动特性，是一种很有前景的相变材料[3]。由于冰的相变潜热较高[4]，可以有效减小储罐的尺寸，在建筑蓄能系统中得到广泛应用。为了有效提高冰浆发生器的效率，必须深入了解冰浆发生器板表面的冻结机理，这对于提高相变过程的效率，节能降耗具有重要意义。K.Kim等[5]实验研究发现亲水表面液滴冻结更快。马强等[6]实验研究了水珠在水平表面的结霜过程，分析了冷表面温度和表面特性等因素对水珠冻结和霜层生长的影响，结果表明：冷表面温度越低，液滴冻结时间越短；疏水表面上过冷液滴的冻结时间比裸铝表面长。Huang Lingyan等[7]实验研究了超疏水铜表面上的结霜过程，结果表明超疏水表面上冷凝形成的水珠更小而且更分散，水珠冻结时间较晚。赵执婷等[8]数值研究发现氯化钠溶液浓度越高，冻结速度越慢。许旺发等[9]实验研究了水平铜冷面上的结霜过程，结果表明，结霜过程可分为水珠生成、长大、冻结、初始霜晶生成、长大以及霜层成长等过程。……