板式過(guò)冷卻器內(nèi)壁面結(jié)冰行為的實(shí)驗(yàn)研究

劉曦，范俊杰，王震，林晨陽(yáng)，陳曦，裴依豪，李學(xué)來(lái)

（福州大學(xué)石油化工學(xué)院，福建福州，350108）

冰漿作為一種環(huán)保且性能優(yōu)良的蓄冷介質(zhì)，具有流動(dòng)性好、融化潛熱大、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)［1-4］，可用于緩解用電峰谷矛盾［5］，同時(shí)在建筑供冷、礦井降溫和食品保鮮等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用［6-10］。過(guò)冷水法作為制取冰漿的方法之一，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、換熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，得到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注［11，12］。研究過(guò)冷卻器內(nèi)過(guò)冷水的結(jié)冰行為，可為過(guò)冷卻器的穩(wěn)定運(yùn)行與優(yōu)化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

過(guò)冷水在過(guò)冷卻器中的結(jié)冰行為受諸多條件的影響，如冷卻速率、流動(dòng)狀態(tài)和換熱表面性質(zhì)等。關(guān)于冷卻速率的影響，Okawa等［13］實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)金屬表面過(guò)冷水結(jié)冰的概率與冷卻速率無(wú)關(guān)，平均過(guò)冷度與冷卻速率對(duì)數(shù)值成線性相關(guān)。稻葉英男［14］通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出過(guò)冷度與體積的對(duì)數(shù)成反比，與冷卻速度成正比。柳飛和何國(guó)庚等［15，16］認(rèn)為過(guò)大的冷卻速率會(huì)使過(guò)冷水過(guò)早消除過(guò)冷態(tài)，在管內(nèi)形成冰胚并最終導(dǎo)致冰堵。王錦輝等［17］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)載冷劑進(jìn)口溫度過(guò)低不利于系統(tǒng)穩(wěn)定制冰。王利平等［18］通過(guò)理論分析證明了在接觸角和過(guò)冷度較低的情況下，適當(dāng)?shù)臏囟忍荻瓤梢允钩珊怂俾曙@著降低幾十或幾百個(gè)數(shù)量級(jí)。

關(guān)于過(guò)冷水在表面的結(jié)冰行為是否與其流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)還未有統(tǒng)一定論。齋滕彬夫研究了靜止?fàn)顟B(tài)下過(guò)冷水過(guò)冷度的影響因素［19，20］，結(jié)果表明在外界條件一定時(shí)，冰晶的形成具有隨機(jī)性，并提出用概率的方法描述結(jié)冰的發(fā)生與過(guò)冷度的關(guān)系?！?br>