真空闪蒸制冰技术及其发展.pdf

1、真空闪蒸制冰技术及其发展章学来 教授上海海事大学商船学院能源与动力工程专业委员会主任动力工程与工程热物理一级硕士点分委会主席Email:2023年4月CONTENTS目 录1 研究背景与意义235674 真空闪蒸制冰技术基本原理 真空闪蒸制冰关键技术 真空闪蒸制冰技术国内外研究现状 我们实验室目前的研究成果 真空闪蒸制冰技术目前存在的问题 真空闪蒸制冰技术未来的发展方向01研究背景与意义PART ONE生活水平提高科学技术发展 对生活质量追求越来越高 空调舒适性需求愈加强烈用电高峰负荷 逐年增长空调蓄冷技术“移峰填谷”减少装机容量 提高发电效率如何如何解决解决1 研究背景与意义妥善利用改善能源

2、结构符合新时代发展的绿色要求02真空闪蒸制冰技术基本原理PART TWO2.1 常见的制冰类型制冰方式优 点缺 点直接接触式传热热阻小、热效率高喷嘴易冰堵、需要特别设计过冷水式系统简单、热效率高含冰率低、易冰堵真空式环保、热效率高真空度维持、保证系统密封性刮削式效率高、无冰堵刮片需要定期更换、能耗高下降膜式控制简单、操作方便压缩机负荷大、竖转轴有磨耗2.2 真空闪蒸制冰原理水的三相图三相点（611Pa、0.01）水的蒸发潜热（2501.4 KJ/Kg）约为凝固热（334 KJ/Kg）的近七倍2.3 真空闪蒸制冰技术分类u 仅考虑并冰浆生成方式，不考虑真空系统维持的设计方式真空闪蒸制冰技术动态静

3、态2.3 真空闪蒸制冰技术分类u考虑真空维持去除水蒸气的设计方式真空闪蒸制冰技术 吸收式冷凝式 吸附式组合式 吸附式+冷凝式 吸收式+冷凝式03真空闪蒸制冰关键技术PART FOUR3 真空闪蒸制冰关键技术 01.闪蒸过程中产生大量水蒸气容易破坏真空环境难以满足制冰真空度的要求02.闪蒸过程的沸腾载体区域的压力降低导致传热强度下降不能满足小温差下闪蒸结冰要求05.溶液过冷要求制冰系统的结冰温度更低真空度更小，降低系统制冰效率，通过添加剂来强化闪蒸03.真空闪蒸系统的结构设计要求高闪蒸室设计，真空泵的选择等04.真空泵油的乳化影响和危害避免真空泵抽水蒸气时存在油乳化问题3 真空闪蒸制冰关键技术水

4、蒸气的捕捉水蒸气的捕捉利用吸附剂（活性炭、分子筛）吸附水蒸气，通过太阳能等自然能源对吸附剂进行解析。通过制冷系统对水蒸气进行冷凝回收，降低能耗尽量制冷剂和制冷机组的使用。冰的收集冰的收集真空环境下冰的产生和存储如何分离。创建真空环境创建真空环境真空泵的选择需要考虑真空度、抽气速率和耐腐蚀性，并且采用金属密封或者橡胶密封的方式，同时做到真空度和泄漏率的检测和控制，最后设计和操作过程中需要注意安全措施。闪蒸器的设计闪蒸器的设计闪蒸器材料选择需要考虑材料、尺寸和形状。保温很重要，同时需要方便日常维护和清洁。04真空闪蒸技术国内外研究现状PART FIVE国内山东大学搭建一套可视化的冷凝式真空法制取冰

5、浆的实验台并进行分析。西安交通大学研究水滴在真空闪蒸过程中的六种形态。福州大学设计一套搅拌式真空闪蒸制冰装置，对冰晶粒径特性进行试验研究，丰富真空状态下冰晶生长动力学理论。4 真空闪蒸制冰技术国内研究现状中国科技大学真空冷却机理分析建立冷却换热模型/扩散控制蒸发模型并结合导热方程，为真空闪蒸冷却在航空热控方面的应用提供理论基础。中南大学带双层夹套容器闪蒸室的真空制冰系统和带喷射泵的真空制冰系统。4 真空闪蒸制冰技术国外研究现状国外韩国-韩国科技学院探讨真空制冰的理论基础，在扩散过程蒸发模型的基础上建立了闪蒸室内冰晶形成过程的数学模型，研究了闪蒸室内真空闪蒸过程的热质交换。建立一套冷凝式真空闪蒸

6、制冰系统并对真空系统进行改进将液氮与真空泵组合形成真空维持系统。日本-东京工业大学研究水滴的真空闪蒸结冰现象，真空闪蒸而产生的冰粒所需最大真空度取决于水的冻结温度。提出搅拌式真空闪蒸制冰系统，测量了制冰工质在常温和冷冻温度下的气液平衡数据。05我们实验室目前的研究成果PART FIVE5.1 二元冰研究内容过冷式冷盘管真空式吸收式吸附式添加剂Part ThreePart OnePart Two直接接触式5.2 真空闪蒸制冰技术研究内容真空制冰装置添加剂冷凝式吸收式吸附式溴化锂降膜吸收的传热传质问题超声波与添加剂的耦