科學研究
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科研進展
近日,中國科學院廣州能源研究所儲能技術(shù)研究室馮自平研究員團隊在中科院先導(dǎo)專項課題等支持下,在過冷解除過程中冰晶演化研究方面取得進展。相關(guān)成果以 Investigation on the evolution of ice particles and ice slurry flow characteristics during subcooling release 為題發(fā)表于傳熱傳質(zhì)領(lǐng)域國際學術(shù)期刊International Journal of Heat and Mass Transfer。 冰漿(ice slurry)是一種由冰晶和水或水溶液組成的二元溶液,具有良好的換熱特性和獨特的流動特性,在冷能儲存和運輸方面具有顯著優(yōu)勢。可控過冷相變技術(shù)是實現(xiàn)高效快速連續(xù)制冰漿的關(guān)鍵,本研究創(chuàng)新地采用數(shù)值模擬的方式研究過冷驅(qū)動下冰漿中冰晶粒徑的演化規(guī)律。儲能技術(shù)研究室基于該研究搭建的過冷式冰漿實驗平臺,能夠?qū)崿F(xiàn)高效連續(xù)制取冰漿。 研究基于計算流體力學,將數(shù)群平衡模型(Population Balance Model, PBM)與Euler-Euler兩相流模型耦合,探究了過冷水冰漿在水平直管中的冰粒演化及流動特性。重點研究了由過冷解除導(dǎo)致的冰晶生長,同時還考慮了冰晶的團聚和破碎行為對其粒徑的影響。研究發(fā)現(xiàn),相較于團聚和破碎行為,過冷驅(qū)動下的冰晶生長作用對其粒徑演化最為明顯。與此同時,過冷水由過冷態(tài)到相平衡態(tài)的溫度變化與冰粒直徑變化規(guī)律相符。 本研究成果作為可控過冷相變技術(shù)中的重要一環(huán),有望為冰漿制備過程中的促晶器設(shè)計、冰堵預(yù)防等技術(shù)問題提供解決方案。 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001793102300162X
CFD-PBM模型耦合過程
水平直管內(nèi)軸向冰晶粒徑的演化
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