本文關(guān)鍵詞： 超聲波 加快凍結(jié)速率 耦合計(jì)算 脫冰　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在溶液凍結(jié)過程中,超聲波具有降低初始成核的過冷度、促進(jìn)二次成核的優(yōu)點(diǎn)。但是,很少有關(guān)于超聲波對(duì)水凍結(jié)速率影響的研究。在制冰及冰蓄冷過程中,能夠加快凍結(jié)速率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,尤其在冰蓄冷行業(yè),加快凍結(jié)速率能夠充分利用用電的低谷期;針對(duì)當(dāng)前制冰機(jī)在制冰和脫冰過程中出現(xiàn)的弊端,提出了運(yùn)用超聲波脫冰的方法,探索了超聲波運(yùn)用于脫冰的可行性,超聲波脫冰具有提高冰的衛(wèi)生品質(zhì)、降低二次能耗等優(yōu)點(diǎn)。圍繞超聲波對(duì)水凍結(jié)速率的影響以及超聲波脫冰這二個(gè)方面本文做了以下工作:(1)對(duì)冰晶成核和冰晶生長(zhǎng)的熱動(dòng)力學(xué)條件進(jìn)行了論述;對(duì)冰層的生長(zhǎng)速率以及超聲波作用于水結(jié)冰過程的機(jī)理做了概述和分析。(2)本文在水凍結(jié)過程中施加超聲波,并且對(duì)不同功率超聲波的作用效果做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明超聲波能夠加快水的凍結(jié)速率,在45W(40kHz)條件下,加速凍結(jié)效果最佳,自來水完全凍結(jié)的時(shí)間提前了16min。(3)探究了超聲波脫冰的作用機(jī)理,建立結(jié)冰冰盤的實(shí)體模型,利用有限元分析軟件ANSYS,對(duì)結(jié)冰冰盤進(jìn)行了耦合計(jì)算,得到了冰盤的應(yīng)力云圖和各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值,在與冰在冰盤的最大粘附力0.85MPa進(jìn)行比較后可知,運(yùn)用超聲波脫冰理論上具有可行性。(4)在模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)超聲波脫冰展開了實(shí)驗(yàn)研究,當(dāng)施加超聲約165s時(shí)冰盤中的冰除了邊角處沒有脫去外,其它部分的冰都脫離了冰格,驗(yàn)證了超聲波脫冰的可行性。然而在脫冰過程中產(chǎn)生了部分水,水的產(chǎn)生不利于冰的貯藏;此外,有些冰的結(jié)構(gòu)被破壞,所以超聲波應(yīng)用于脫冰還需進(jìn)一步的探索。
[Abstract]:In the process of solution freezing, ultrasonic has the advantages of reducing the undercooling of initial nucleation and promoting secondary nucleation. However, there is little research on the effect of ultrasonic on the freezing rate of water. It has important practical significance and economic value to speed up the freezing rate, especially in the ice storage industry, the freezing rate can make full use of the low period of electricity consumption. In view of the disadvantages of the current ice maker in the process of ice making and deicing, the method of ultrasonic deicing is put forward, and the feasibility of ultrasonic application in deicing is explored. Ultrasonic deicing can improve the hygiene quality of ice. The effect of ultrasonic wave on water freezing rate and ultrasonic deicing are discussed in this paper. The thermal kinetic conditions of ice crystal nucleation and ice crystal growth are discussed. The growth rate of ice layer and the mechanism of ultrasonic wave acting on the process of water freezing are summarized and analyzed. 2) in this paper, ultrasonic wave is applied in the process of water freezing. The results show that ultrasonic can accelerate the freezing rate of water, and the acceleration effect is the best under the condition of 45W ~ 40kHz. The mechanism of ultrasonic deicing was explored, and the solid model of ice plate was established, and the finite element analysis software ANSYS was used. The coupling calculation of ice sheet is carried out, and the stress cloud diagram of ice plate and the stress value of each node are obtained. The results are compared with the maximum adhesion force of 0.85 MPA. The ultrasonic deicing is theoretically feasible. (4) on the basis of simulation calculation, the experimental study of ultrasonic deicing is carried out. When ultrasonic wave is applied for about 165s, the ice in the ice plate is not removed except at the corner. Other parts of the ice are separated from the ice grid, which verifies the feasibility of ultrasonic deicing. However, some water is produced in the process of deicing, which is not conducive to the storage of ice. In addition, some ice structures have been destroyed, so ultrasonic application in deicing needs further exploration.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB559

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