最新刊期
      2018年第39卷第6期
      • 唐君言, 邵双全, 徐洪波, 邹慧明, 田长青
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.001
        摘要：着食品行业的快速发展，食品速冻因可提供较高的食品品质而备受关注。本文介绍了冻结的原理，通过对比快速冻结和慢速冻结对食品品质影响的差异，阐述了食品速冻的传统方法以及压力辅助、电磁辅助等新兴的速冻方式的优点和局限性，从提高食品品质和节能的角度，指出新兴的辅助速冻方式的应用前景，并为优化速冻过程及指导实验研究，总结了食品冻结过程数值模拟方法及其研究进展。  
        关键词：速冻;食品品质;速冻方法;模拟   
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        发布时间：2024-07-18
      • 鞠培玲, 詹飞龙, 庄大伟, 丁国良, 唐家俊
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.010
        摘要：空调器室内机多数采用翅片管换热器因制冷运行过程中表面析湿而粘附灰尘，导致空气流动阻力增大，为此，本文选用空调器常用的平直翅片、波纹翅片和开窗翅片作为测试样件，翅片间距范围为1.5~2.2 mm，研究翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及积灰对空气侧压降的影响。结果表明：翅片表面的析湿量决定积灰程度，析湿液滴分布越密集、液桥数量越多，翅片迎风面的堵塞程度越严重且空气侧压降越大。在相同析湿工况下，具有复杂结构的开窗翅片和小翅片间距更容易积灰并增大空气侧压降，因此降低翅片结构复杂程度并适当增大翅片间距有利于空调器的防尘。在积灰过程中，随着换热器表面粉尘沉积量增加，空气侧压降先增大后保持稳定。  
        关键词：翅片管换热器;析湿工况;积灰;压降   
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        发布时间：2024-07-18
      • 杨焘, 胡晓振, 孟现阳, 吴江涛
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.017
        摘要：本文研究了含R1234yf的三元混合制冷剂进行气液相平衡性质和模型，利用基于液相单相循环法搭建的气液相平衡实验装置，对温度范围为283.15~323.15 K的三元混合制冷工质R32+R161+R1234yf进行了实验研究，共得到45组实验数据。同时采用Peng-Robinson-Stryjek-Vera(PRSV)状态方程结合Wong-Sandler(WS)混合法则和Non-Random Two-Liquid(NRTL)活度系数模型，在前期工作得到的二元混合工质的模型参数的基础上，对三元混合工质气液相平衡性质进行推算。最后将模型推算结果与实验数据进行对比，结果表明系统压力平均绝对偏差AADp为0.34%，系统组分R32和R161的气相摩尔分数平均绝对偏差AADy1和AADy2分别为0.002和0.001。  
        关键词：混合制冷剂;热物理性质;气液相平衡;实验测量   
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        发布时间：2024-07-18
      • 张小艳, 夏湘
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.024
        摘要：本文以R417A为工质，在冷凝器不同进水温度、不同进水体积流量时，测试了空气源热泵热水器的运行性能及螺旋套管冷凝器的换热特性，为制冷空调及热泵系统的工质替代提供参考。实验工况为：冷凝器入口水温20~55 ℃，冷凝器进水体积流量为0.6~1.0 m3/h，环境温度分别为15、29 ℃。结果表明：冷凝器进水体积流量一定时，随入口水温的升高，冷凝器总换热量、总传热系数减小，压缩机排气压力、输入功率增大，热泵热水器制热量、制热性能系数COP下降。冷凝器入口水温一定时，随进水体积流量的增加，冷凝器总换热量、总传热系数增大，压缩机排气压力、输入功率减小，热泵热水器制热量、COP增大。实验工况范围内，与环境温度为15 ℃相比，环境温度为29 ℃时的冷凝器总换热量、总传热系数、排气压力、吸气压力、输入功率、制热量、COP均较高。  
        关键词：热泵热水器;螺旋套管冷凝器;换热特性   
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      • 宁静红, 诸凯, 刘圣春, 董强
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.032
        摘要：本文分析了对R290直接接触冷凝制冷循环的性能，并与R290常规单级压缩制冷循环的热力性能进行比较，得出：在最佳的主循环冷凝温度下，R290直接接触冷凝制冷循环可获得最大的性能系数和最低的冷凝器热负荷。主循环过冷液体的过冷度增大，最佳主循环冷凝温度升高，最优性能系数降低、最低冷凝器热负荷增加、蒸发器的制冷剂质量流量减少。当蒸发温度为﹣15~﹣6 ℃范围内，R290直接接触冷凝制冷循环相比R290单级压缩制冷循环的性能系数提高了7.5%~14.9%，冷间供冷设备蒸发器的制冷剂质量流量减少了26.5%~36.7%，冷凝器热负荷减少了1.5%~3.7%。结果表明R290直接接触冷凝制冷循环具有很好的发展前景。  
        关键词：R290;直接接触冷凝;制冷循环;性能   
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      • 李庆普, 陶乐仁, 吴生礼, 毛舒适, 张丹亭
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.037
        摘要：本文实验研究了R410A在水平内螺纹管内的流动冷凝换热特性，分析了水力工况、测试管结构参数对管内制冷剂侧表面传热系数、压降的影响。结果表明：表面传热系数、压降均随质量流速的增加、冷凝温度的降低而增大；虽然表面传热系数随着测试水Re的增加而减小，但测试水Re对压降的影响很小。利用单位压降表面传热系数对换热进行了综合性能评价时发现，单位压降表面传热系数随着质量流速的增加而减小，随着冷凝温度的增大而增大。将实验数据与经典关联式的预测值进行对比，对于光滑管，除了Akers et al.关联式低估了实验数据，Shah关联式与Thome et al.关联式均高估了实验数据，并且Thome et al.关联式表现出最高的预测精度。而对于内螺纹强化管，Cavallini et al.关联式展现出最高的预测精度，而Koyama et al.关联式与Miyara et al.关联式均低估了实验数据。  
        关键词：流动凝结换热;表面传热系数;压降;水平内螺纹管   
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      • 代宝民, 刘圣春, 孙志利, 马牧宇, 陈启, 马一太
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.046
        摘要：本文提出了采用非共沸混合制冷剂作为机械过冷循环工质对气体冷却器出口的CO2流体进行过冷的新型CO2制冷循环。在最优排气压力和最优过冷度下循环取得最大COP。最大COP、最优排气压力和过冷度与混合制冷剂的温度滑移密切相关。当选取合理温度滑移的混合工质作为机械过冷循环的制冷剂时，可明显提升CO2制冷循环能效，降低排气压力。与基本CO2制冷循环相比，在蒸发温度为﹣40 ℃、环境温度为35 ℃时，采用R32/R152a(40/60)循环总COP可提升46.53%，CO2排气压力可降低2.758 MPa。总COP的提升程度受混合制冷剂的温度滑移影响显著，推荐机械过冷循环使用温度滑移合理的混合制冷剂。在温暖和炎热的气候地区以及冷冻冷藏等低温应用领域，采用非共沸混合制冷剂机械过冷跨临界CO2制冷循环整体性能的提升更加显著。  
        关键词：CO2;非共沸工质;机械过冷;制冷循环;温度滑移   
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      • 许国良, 段洋, 黄晓明, 陈新涛
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.054
        摘要：在工程应用中，热电制冷（TEC）芯片由于多种原因可能无法在理想均温工况工作，即出现局部高温的情况。本文通过设定的非均匀温度分布来模拟热端散热不良工况，应用三维有限元分析方法对其工作性能进行数值模拟研究。从不同热端工作温度（th：20~40 ℃）、高温区最高过余温度（θm：5~30 ℃）、高温区面积常数（ω：7/16~12/16）等方面分析了不同工况下TEC芯片的工作性能，结果表明：相对制冷量偏差达到-8.788%，相对功率偏差达到2.608%，相对COP偏差达到-10.9%。  
        关键词：热电制冷芯片;制冷量;COP;散热不均;有限元分析   
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      • 许峰, 吴宣楠, 葛天舒, 代彦军, 喜冠南
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.061
        摘要：多孔性基材作为干燥剂的载体，对除湿转轮的性能有着重要影响。本文选择了木浆滤纸(WPFP)、陶瓷纤维纸(CFP)和玻璃纤维纸(GFP)3种多孔基材进行研究。采用Hot Disk、扫描电镜、压汞仪及ASAP2460对3种材料的基本物性进行表征，将基材多次浸泡JN-30硅溶胶，并在恒温恒湿箱高温高湿工况下中进行吸附实验，对比3种基材本身及上胶后的吸附及脱附能力。结果表明：上胶次数对3种材料的影响相似，基材上胶后整体的饱和吸附量增大、达到饱和状态的时间变长，但上胶次数过多会导致每次上胶增加量减少，上胶次数不能超过5次。木浆滤纸相比于陶瓷纤维纸和玻璃纤维纸具有更好的亲水性及更高的上胶率，且亲水性相比于孔隙率对上胶率的影响更大，单位面积基材上胶后整体的吸附量最大、达到饱和状态的时间较长，符合LDF模型的模拟结果，且脱附能力也较好，适合用于除湿转轮的制作。  
        关键词：除湿;多孔介质;上胶率;吸附动力学   
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      • 杨怀毅, 任滔, 丁国良, 陈绍楷, 刘忠民
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.070
        摘要：智能控制技术与互联网技术在房间空调上应用的基础是对其性能的在线实时监测。本文提出一种房间空调系统性能在线监测的方法。首先将空调器布置温度测点采集到的换热器铜管表面温度和电流电压等电路参数结合，转化为制冷循环中制冷剂的状态参数；再通过压缩机流量半经验计算模型计算制冷剂的流量，进而得出室内机中制冷剂侧的换热量；最后结合电路参数求得的整机功率，实现房间空调系统制冷量、制热量、功率、能效的实时监测。结果表明：采用此方法计算房间空调器性能参数的最大偏差小于15%，主要误差来源为蒸发压力的计算误差。  
        关键词：制冷系统;性能监测;压缩式制冷循环;制冷量   
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      • 朱玉鑫, 李红旗, 王东越, 成建宏
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.077
        摘要：我国现行的变频空调器能效标准GB 21455—2013以全年能源消耗效率(APF)来评价热泵型变频空调器，而APF计算均采用全国统一的一组运行时间曲线，并未考虑地域差异的问题。本文通过理论选取和抽样调查的方式得出覆盖全国5个建筑气候分区的时间曲线，采用国标规定的APF计算方法，以两种时间曲线数据对9台变频空调器能效的地域差异进行分析研究。结果表明：变频空调器能效的地域差异存在且显著，抽样时间曲线结果显示华南与华中地区的APF差值达到1.86。提出了针对地域差异应分区评价的建议，除统一的APF值外，还需增加不同区域参照的制冷季节能效比(SEER)和制热季节能源消耗效率(HSPF)，并以实例进行了验证。  
        关键词：变频空调;APF;能效标准;地域差异;时间曲线   
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      • 朱发明, 刘道平, 杨亮, 马汉
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.084
        摘要：为改善多管导流型气泡泵工作过程中气泡分配不均，提高Einstern制冷循环的性能，本文在大气压下以饱和水为工质，通过改变提升管数量，对比研究了普通多管导流型气泡泵及均流式多管导流型气泡泵的提升性能。结果表明：在气泡泵提升过程中，低功率下气泡泵的总提升量增加幅度在较大和平缓现象之间不停的交替出现，但在高功率下气泡泵的总提升量增加幅度较缓的过程所持续的时间越来越短。如管数量为3根，管径为10 mm，沉浸比为0.5，加热功率为450 W时，运行75.2 min时出水管开始有水流出，在75.2~100.1 min时，液体的总提升量增加幅度在较大和平缓现象之间不停的交替出现。在添加均流器工况下，随着管数量倍增，气泡分配不均问题得以改善，如管径为10 mm，沉浸比为0.4，管数量为1根时，普通多管导流型气泡泵最大提升速率为15.00 g/s；管数量为3根时，最大提升速率为26.50 g/s；有均流器下，管数量为3根时，最大提升速率为36.50 g/s。可知均流器的网孔孔径和安装位置对气泡泵的提升性能有一定影响。  
        关键词：Einstein制冷;气泡泵;均流器;实验研究   
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      • 杨峰
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.091
        摘要：本文基于帕尔贴制冷片研制出一种新型石墨烯材料3D打印快速冷冻成型平台，它具有低噪音、重量轻、高可靠性及结构紧凑等优点。利用该平台进行了初步实验并确定了控制策略，采用模糊-PID控制方法对快速冷冻成型平台温度进行控制实验研究。6组实验结果表明：该快速冷冻成型平台能使平台温度在-40~0 ℃之间连续可调，超调量在4.8％以内。-5、-10、-15、-20、-30、-40 ℃的超调量分别为4.8％、3.9％、3.3％、2.8％、2.2％、0，调节时间为88、94、106、124、76、92 s。在设定值附近几乎保持恒定，成型平台表面无温度梯度存在。石墨烯浆料成型精度高，满足石墨烯3D打印成型要求。  
        关键词：半导体制冷;成型平台;快速冷冻成型;3D打印;石墨烯   
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      • 黄华杰, 张华, 王子龙, 梁浩, 陈彦康
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.097
        摘要：蓄热技术是太阳能光热利用的重要组成部分，而以水作为蓄热介质的中低温蓄热技术是太阳能热利用系统中的关键技术之一。本文设计了一种新型多孔进口均流器，并在初始水温为70 ℃、进水温度为10 ℃，不同进口流量 （1、2、3、4、5、6 L/min）下，应用理查德森数分析法、混合数分析法及填充效率分析法，与直接进水口结构水箱和三层孔板结构水箱的热特性进行对比实验。实验结果说明：随着进水流量的增加，直接进水口结构水箱和三层孔板结构水箱的填充效率减小，而均流器结构水箱的填充效率先增大后减小。当进水流量为6 L/min时，直接进水口结构水箱、三层孔板结构水箱和均流器结构水箱的理查德森数分别为6、4×104和4×106，填充效率分别为0.534 93、0.584 93和0.814 05。表明均流器可以更好地降低水箱内冷热水的混合程度，提高水箱的热分层效率。  
        关键词：均流器;热分层;蓄热水箱;填充效率   
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      • 庄雅琪, 谢应明, 耿时江
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.104
        摘要：本文采用直接接触式蓄冷实验台，研究了初始充注压力为3.5~4.0 MPa时CO2水合物蓄冷系统的循环特性和蓄冷特性。通过实验数据绘制了不同初始充注压力下系统的循环p-h图和蓄冷速率图。分析发现：在初始充注压力为3.5、3.6 MPa时，系统循环在亚临界区；在初始充注压力为3.7、3.8、3.9、4.0 MPa时，系统循环进入跨临界区，在跨临界区的时间分别为8、10、9、8 min，系统循环在跨临界区的时间比例依次为38%、58%、60%、73%；初始充注压力越高，系统的蓄冷时间越短，系统蓄冷速率下降速度越快，蓄冷速率曲线越陡峭，蓄冷特性越好。  
        关键词：蓄冷槽;压缩式制冷循环;超临界状态;CO2水合物   
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      • 张文嵘, 刘丽娜, 钱程, 楼军
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.109
        摘要：本文以R134a为制冷剂并采用三换热器设计了热泵汽车空调系统，搭建了热泵系统台架，并在制冷和制热5种工况下进行了性能测试，研究了压缩机转速、风量及环境工况对系统的影响，分析了该系统用于电动汽车的可行性。测试结果表明：﹣20 ℃压缩机转速为3 000 r/min时，系统性能系数COP约为1.5；相同工况下，系统COP随压缩机转速的增加而先增大后减小；相同工况下，系统COP随换热器风量的增加而增加。压缩机采用热泵系统，可以节约电能从而提高电动汽车续航里程。  
        关键词：热泵系统;低温制热;制冷剂;纯电动汽车   
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      • 丁宝森, 胥义, 刘道平, 郭柏松
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.115
        摘要：为实现对冻干工艺的精准热控制，提高冻干产品品质，本文以香蕉为研究对象，利用稳态热流法研究了在真空环境下压强（10、30、50 Pa）和干燥温度（﹣20、﹣30 ℃）对香蕉切块整个冻干过程中有效传热系数的影响。借助微CT扫描，观察分析了香蕉内部的升华过程，深入探讨了冻干过程孔隙率和有效导热系数的关系。结果表明：当压强由10 Pa增至50 Pa，对应的有效导热系数由0.036 W/(m?K)增至0.072 W/(m?K)；升华干燥温度由﹣30 ℃增至﹣20 ℃，对应的有效导热系数由0.084 W/(m?K)降至0.058 W/(m?K)；微CT在冻干过程（30 Pa，﹣20 ℃）中，升华界面逐渐向切块中心移动，孔隙率由最初的0.059增至0.252，对应的有效导热系数由0.695 W/(m?K)减小至0.123 W/(m?K)。  
        关键词：冷冻干燥;有效导热系数;真空度;孔隙率   
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        发布时间：2024-07-18
      • 滕芸, 周新丽, 张宵敏
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.122
        摘要：细胞低温保存为临床治疗和科学研究提供优质的细胞。体积分数为10%二甲基亚砜（DMSO）和体积分数为20%胎牛血清（FBS）是目前冻存细胞常用的保护剂。但DMSO对细胞具有毒性损伤，FBS存在携带病毒、感染疾病的风险。本文以梅山猪耳成纤维细胞作为模型细胞进行冻存实验，将蚕丝蛋白用于低温保护剂中，用不同质量浓度的丝胶蛋白和不同体积分数的丝素蛋白来分别替代FBS和DMSO，验证其在细胞低温保存中的有效性。解冻复苏后用台盼蓝染色法、MTT法、24 h贴壁率等检测细胞的存活率和生长活力，筛选出最佳的基于天然蚕丝蛋白的低温保护剂配方。结果表明：含质量浓度为1%丝胶蛋白和含体积分数为20%FBS的低温保护剂对猪耳细胞的冻存效果无显著差异，说明丝胶蛋白能有效替代FBS。将体积分数为10%DMSO浓度降至5%，添加体积分数为10%丝素蛋白后，细胞的存活率和贴壁率与对照组相比无明显差异，说明丝素蛋白能降低DMSO的浓度。将质量浓度为1%丝胶蛋白与体积分数为10%丝素蛋白联用后，能达到较好的冻存效果。  
        关键词：低温保护剂;蚕丝蛋白;无血清保护剂;猪耳成纤维细胞   
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        发布时间：2024-07-18
      • 王雅博, 诸凯, 代宝民, 王金山, 刘圣春, 谢艳琦
        2018, 39(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2018.06.129
        摘要：本文通过控制冷却速率观测了洋葱内表皮细胞结构的动态变化，根据透光强度定量分析了胞内冰晶对细胞结构的影响，对内压与体积的变化关系进行讨论，并研究了冷却速率对过冷度、结晶时间及细胞形变的影响。结果表明：冷却速率越慢，细胞内产生的冰晶数量越少，体积越大，对细胞造成的机械损伤越大。冷却速率从2 ℃/min升至90 ℃/min时，细胞的平均灰度值下降了37.2%；体积随内压的增大而减小，内压变化越大，细胞结构的变化越显著，在2 ℃/min时，冷却-复温后，内压增大了0.388×10-2 Pa，体积减小了2.264×10-13 m3。冷却速率对细胞的过冷度、结晶时间及变形量影响显著，在90 ℃/min时，冷却-复温后相对体积变化为1.24%。  
        关键词：冻结食品;胞内冰;内压;过冷度;冻结点   
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