最新刊期
      2020年第41卷第3期
      • 殷靓, 巨永林
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.001
        摘要：随着全球能源消耗和环保形势日益严峻，氢能利用逐年增加，而氢低温液化是一个流程复杂、能耗高、效率相对较低的低温热力学过程，降低氢液化过程的能耗以及提高流程效率是研究的目标和方向。本文总结了近年来氢液化流程设计和优化的具体进展，介绍并对比了预冷氢液化流程和级联氢液化流程，讨论了这些流程的单位能耗、?效率和性能系数，并对核心设备进行了简单介绍，总结了文献中的氢液化流程的最新技术发展及未来的发展方向。  
        关键词：液化氢气;单位能耗;㶲效率;性能系数;优化   
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        发布时间：2024-07-18
      • 谷波, 彭文豪, 曾炜杰
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.025
        摘要：对两种不同类型的光滑波纹翅片管换热器进行了空气侧换热及阻力性能的实验研究，分别以Colburn换热因子和Fanning摩擦因子表征空气侧换热及阻力特性，对比分析了翅片形式对光滑波纹翅片类型的空气侧性能影响，当雷诺数大于5 500时，两种换热器换热因子j相差6.4%以上，摩擦因子f相差7.8%；验证了3种不同类型的换热实验关联式对光滑波纹翅片类型的预测情况，结果表明现有关联式预测偏差较大；运用多元线形回归方法拟合得到新的换热及阻力实验关联式，平均相对误差分别为1.59%和6.75%，误差分布均匀，预测精度明显高于现有关联式。  
        关键词：空气侧特性;光滑波纹翅片;雷诺数;实验关联式   
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      • 李思思, 欧阳新萍, 夏荣鑫, 李冬磊
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.038
        摘要：本文采用有限元模拟方法，得到套片式翅片管换热器机械胀接的翅片与基管间的胀后节点接触应力分布。提出模拟的总体接触应力并不是节点接触应力算术平均的观点和一种较为合理的计算方法。对一种套片式换热器试件进行传热性能实验以获取翅片与基管之间的接触热阻数值，由模拟计算的总体接触应力与实验接触热阻数值，计算两者的关联式。采用有限元模拟方法预测各种胀接量下的总体接触应力及最优的胀接尺寸，利用弹塑性理论计算对比模拟计算进行相互验证。结果发现，材料弹塑性理论计算结果与模拟计算结果的相对偏差为7.3%，偏差较小，证明两者均具有效性。  
        关键词：机械胀接;数值模拟;接触热阻;热电比拟;优化设计   
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      • 刘启媛, 吕鸿斌, 蔡博伟, 施骏业, 陈江平
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.031
        摘要：本文通过建立以R134a为制冷剂的微通道平行流冷凝器的分布参数模型，使用交复检验非线性法对微通道冷凝器两相区的传热和压降关联式进行修正，并与无修正的仿真模拟结果、传统简单多项式拟合修正法的结果进行了比较。结果表明，运用交复检验非线性法修正的效果要优于不修正及传统简单多项式拟合法，使用前者修正后可将换热量误差减少64.5%，均方误差控制在3%以内；制冷剂侧压降误差减少82.05%，均方误差控制在10%以内，为其换热量和制冷剂侧压降的修正提供了一种预测精度更高的思路和方法。  
        关键词：微通道平行流冷凝器;两相流;传热关联式;修正   
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      • 钱苏昕, 戴巍, 鱼剑琳, 沈俊
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.011
        摘要：旋转式磁制冷机是目前室温磁制冷机的主流技术方案，本文针对制约现有磁制冷机的关键因素，综述了磁回热器的高效传热、多组磁回热器的流路控制、多层磁工质复叠制冷及磁体、系统集成等核心问题的最新研究进展及发展方向，深入考察了通过复合制冷的方式拓展磁制冷应用范围及制冷性能的途径及潜力，以助于明晰未来磁制冷的研究方向，并为研发高性能磁制冷机提供思路。  
        关键词：磁制冷;传热强化;复合制冷   
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      • 刘雨声, 李万勇, 施骏业, 陈江平, 滕世政, 何柳
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.045
        摘要：冷凝器是汽车空调系统中的重要部件之一，传统冷凝器设计基于进风风量分布均匀的前提，但在实际应用过程中由于防撞梁的存在造成冷凝器进风并不均匀，使换热性能迅速下降。本文研究了一种新型冷凝器流程设计，中部为过热区，上部和中下部为两相区，下部为过冷区，尽可能发挥冷凝器本身的散热潜力。经实验研究，新型流程布置冷凝器的换热量、COP、系统流量等综合性能较传统的冷凝器提升约10%~15%，且在有汽车防撞梁时提升效果更为显著，冷凝器单体降温效果比原机提升4 ℃，大幅降低由汽车防撞梁引起的风速分布不均对系统性能的影响，能较好的匹配汽车空调系统。  
        关键词：冷凝器;防撞梁;风速不均;流程设计;换热量   
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      • 包佳倩, 苏林, 刘明康, 方奕栋, 李康
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.058
        摘要：针对电动汽车热泵空调系统在冬季运行时，室外换热器易结霜而影响系统制热性能的问题，本文设计搭建实验系统并进行研究，分析了多流程微通道换热器的结霜特性。实验结果表明：室外换热器表面霜层生长和表面温度下降两个因素之间为联动关系，且各流道霜层分布呈不均匀状态，原因为其内两相制冷剂密度不同且受重力影响，导致产生气液相分离、在流道内分布不均的状况。另外，室外换热器表面霜覆盖率的增长会导致室外换热器制冷剂侧的温度、压缩机吸排气压力、制热量等降低，而导致压缩机单位功耗增加，以环境温度为0 ℃的数据为例，当霜覆盖率达77.4%时，吸气压力、排气压力和制热量的降幅分别为33.4%、12.1%和25.8%，单位功耗增幅为32.0%，导致系统运行的稳定性降低，并使制热量无法满足乘员舱制热需求。  
        关键词：汽车空调;热泵;结霜特性;微通道换热器   
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      • 李晓静, 臧润清, 张晨旭
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.051
        摘要：为了节省实验资源并缩短实验周期，本文应用三维分布参数模型对风冷式冷凝器的4种流程布置和5组不同制冷剂流量工况的流动换热性能进行数值研究，并通过实验验证了模型的可靠性。仿真模型对制冷剂换热量的预测与相同工况下的实验值相比相对误差在±10%以内；制冷剂压降的预测值相对误差在±15%以内。模拟可得，流程布置合流次数为0、2、3时所对应的最佳质量流量范围分别为511 ~540 kg/h、472 ~511 kg/h和432 ~472 kg/h，即换热量大和熵产数小。在低质量流量区域，选择有合流的管路更具优势；在高质量流量区域，则选择无合流的管路具有更好的传热特性。  
        关键词：风冷式冷凝器;流动换热;流程布置;数值研究   
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      • 方志强, 王志强, 魏晋, 铃木秀明, 小川贵生, 徐象国
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.071
        摘要：空气源热泵运行中存在的突出问题是室外机结霜而导致的机组性能下降。在实际应用中，当地气候条件下空气源热泵结霜的难易程度决定了大多数除霜技术的适用性。空气源热泵结霜的难易程度除了受气候影响外，还受系统运行性能甚至用户使用习惯的影响，难以做出定量的判断。因此本文提出结霜度时数的概念，以专门表征气候条件对结霜的影响。通过在国内多地采集空气源热泵实际运行数据，使得结霜度时数的计算更接近实际情况，再对运行数据进行拟合分析得到了不同功率类型的热泵系统的蒸发温度与室外干球温度之间的特征温差，此温差可以用来修正传统设计上所假设的某个定值。最后，根据不同特征温差下的结霜度时数分析，结合不同功率类型的热泵系统在国内275个城市的结霜特征，对这些城市进行了结霜气候分区，为空气源热泵系统进行气候适应性的设计以及控制策略开发提供参考。  
        关键词：空气源热泵;结霜度时数;拟合分析;气候分区   
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      • 王皓宇, 柳建华, 张良, 余肖霄
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.078
        摘要：本文研究了R290在内径为1 mm、2 mm和4 mm水平微细圆管内的沸腾流动换热特性，在饱和温度为15 ℃条件下，质量流速为50-600 kg/(m2?s)、干度为0~1、热流密度为5~20 kW/m2时对沸腾传热系数的影响进行了分析。通过实验发现，增大质量流速对传热系数具有增强作用，且在低干度区域质量流速对传热系数的影响较高干度区域小。在热流密度方面，传热系数随着热流密度的增大而增大，且在1 mm和2 mm 管内观察到了临界干度对传热系数的影响，这时传热系数有断崖式下降的趋势。在管径对于传热系数的影响方面，通过对不同管径换热特性的横向对比，在一定工况下传热系数随着管径的减小有所上升。本文还对R290已有的部分关联式进行了适配性验证。  
        关键词：R290;微细圆管;沸腾换热   
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      • 杨永安, 李瑞申, 孙志利, 李勤国
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.065
        摘要：为研究变转速压缩机对复叠式热泵系统的影响，本文搭建了高温压缩机变转速的复叠式热泵实验台。实验研究了不同运行工况下系统排气温度、中间温度、制热量、功率及COP随高温压缩机转速的变化规律。结果表明：在冷凝温度为46℃，蒸发温度为-35~-10 ℃时，压缩机运行安全可靠；在冷凝温度为46 ℃，蒸发温度为-25 ℃，高温压缩机转速从1 200 r/min增至6 000 r/min，制热量平均提升2.76%×10-2 (r/min)-1，低温压缩机功率平均减少0.266 W/(r/min)；COP随高温压缩机转速的增加呈先增大后减小的趋势，存在最大COP和对应的最佳高温压缩机转速。  
        关键词：复叠式热泵;循环性能;变转速;COP;制热量   
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      • 刘瑶, 左进华, 高丽朴, 史君彦, 吴彬, 闫志成, 王清
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.083
        摘要：为探究流态冰预冷处理对甜玉米的品质影响，本实验采用流态冰对采后新鲜甜玉米进行预冷处理，测定在0 ℃贮藏期间甜玉米感官指数、可溶性固形物（TSS）、可溶性蛋白含量、可溶性淀粉含量、可溶性总糖含量、维生素C（Vc）含量等生理指标，并结合电子舌和电子鼻，探究流态冰处理甜玉米对贮藏期间品质的影响。结果表明：与冷库预冷的甜玉米相比，流态冰处理可以维持贮藏期间甜玉米的的外观品质至28 d；缓解甜玉米TSS、可溶性蛋白、可溶性淀粉、可溶性总糖和Vc含量的降解，保持较高的营养品质；减缓甜玉米气味和口感的变化。因此，运用流态冰预冷技术处理可以有效的保持甜玉米的贮藏品质，延长贮藏时间。  
        关键词：流态冰;预冷;甜玉米，采后生理;贮藏品质   
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      • 杨瑾莉, 罗司嘉, 丁皓玥, 王永涛
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.091
        摘要：本文以火龙果块为原料，研究了﹣40 ℃、﹣60 ℃、﹣80 ℃和﹣100 ℃喷淋式液氮速冻及﹣18 ℃冰箱缓冻处理对火龙果微生物和品质的影响，并筛选了最佳液氮速冻温度。结果表明：样品冻结速率随液氮速冻温度降低而加快，冻结时间由1.25 min降至0.367 min，但﹣100℃出现低温断裂现象；液氮速冻处理对样品的多酚氧化酶有抑制作用，其中，﹣80 ℃液氮速冻处理后样品的多酚氧化酶活性降至47.27%，而缓冻处理后的酶活升高至301.09%；相比于缓冻处理，液氮速冻处理后的样品的质构保持更好，其汁液流失率在8.88%~10.50%之间，而缓冻处理则高达38.29%；随着液氮速冻温度的降低，样品的可滴定酸、可溶性固形物、总酚、花色苷、抗坏血酸等品质保持更好。所以在不同液氮速冻处理中，-80 ℃对样品的品质保持最佳。  
        关键词：液氮速冻;火龙果块;品质   
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      • 马小丹, 王梦飞, 蒲宇航, 宋陈涛, 庄丁丁, 洪诗颖, 周馨瑜, 涂虬
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.102
        摘要：针对传统毛细管辐射空调其毛细管末端采用水作为载冷剂，二次换热降低了其能效且存在冬天冻坏管路等隐患，本文提出以制冷剂为载冷剂的多联干式毛细管辐射热泵系统，基于宁波工程学院实验平台，在冬季工况下对该机组进行制热测试。以冷凝温度48 ℃为控制目标，分别测试了风管机制热和毛细管辐射制热时的室内温湿度和空气流速。并结合PMV-PPD热舒适评价指标，对比分析了这两种供暖末端的热舒适性。实验结果表明：多联干式毛细管辐射热泵系统冬季工况制热8 h长时间运行，室内温度场分布均匀，1.5 m处水平温差最大为0.56 ℃、垂直方向温差最大为0.37 ℃，在回油过程中温降小于1 ℃，相对湿度维持在60%~65%，PMV和PDD热舒适指标分别维持在-0.5~0、0~10%，满足Ⅰ级舒适标准，且各指标均优于风管机。  
        关键词：多联干式毛细管辐射热泵;风管机;室内热环境;预计平均热感觉指数（PMV）;预测不满意百分数（PPD）   
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      • 李四旺, 黎帅, 冯鸿飞
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.117
        摘要：合理的出风口叶片角度调节可以最大地发挥空调系统的能力，有效地改善整车的车内速度场和温度场分布，提高整车舒适性。本文对某A级车室内全尺寸模型进行简化处理，对出风口叶片送风角度范围进行等分处理，分别进行仿真计算和试验验证，结合热舒适性评价指标，对乘员舱进行温度场和速度场进行评价。结果表明：整车舒适性评价时最合理的出风口叶片角度调节位置为出风口第一排叶片的角度为50°（出风口的吹风角度从前排乘员的肩膀上侧，脸颊外侧吹出）。  
        关键词：出风口;温度场;速度场;整车舒适性   
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      • 米月花, 霍国涛, 刘玉辉
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.122
        摘要：本文根据变频热泵机组系统特点和制冷循环热传导原理设计了一种变频空调电控箱体的降温模块，该降温模块的U型散热装置与制冷剂配管接触弧度为3/4圆弧结构，接触点切线成45°斜角，放置在空调系统中出储液器到进入电子膨胀阀之间的管路部分，使制冷剂经过该散热装置的温度处于40～50 ℃之间最佳温度范围。在环境温度43 ℃、出水温度15 ℃的制冷工况下，通过实验分析和验证了增加该散热装置和自然冷却两种状态下系统的性能。结果表明：加装制冷剂散热装置机组运行时变频器功率器件产生的热量可以通过制冷剂散热装置带走，降温效果较为明显。同时，通过理论计算和实验测试对比了变频器功率发热部件温度与制冷剂进口温度之间温度差变化情况，验证了加装制冷剂散热装置的效果。  
        关键词：变频热泵机组;制冷剂散热装置;功率模块冷却   
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      • 胡鹏荣, 陶乐仁, 何俊, 虞中旸
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.111
        摘要：以使用R32为制冷剂的变制冷剂流量（VRF，variable refrigerant flow）转子式水源热泵系统为研究对象，通过改变电子膨胀阀开度（从6%到60%），对在不同压缩机频率（从40 Hz到60 Hz）下热泵系统性能的变化进行了实验分析。结果表明：在压缩机吸气口由过热状态向带液状态转变的过程中，电子膨胀阀开度的调节范围呈先减小后增大的变化趋势；随着电子膨胀阀开度的增加，系统的压比是持续下降的；在压缩机少量吸气带液（0.98  
        关键词：水源热泵;转子压缩机;电子膨胀阀;系统性能   
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      • 李钊, 刘晓宇, 陈剑波, 丰敏
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.128
        摘要：积雪的清除已成为当今光伏板研究关注的重点。本研究基于光伏电池、传热学和力学的相关原理，将环境温度设为单一变量，研究不同环境温度（-3、-4.5、-6、-7.5、-9 ℃）对光伏板自加热除雪性能的影响。实验研究表明：当积雪厚度为6 cm、积雪密度为420 kg/m3、加热功率为230W/m2、光伏板倾角为18°时，环境温度每升高1 ℃，光伏板上积雪待融时间缩短约6 min，融化时间缩短约11 min，除雪总时间缩短约17 min，除雪耗电量减少约380. 9 kJ，除雪总时间受环境温度的影响很大。  
        关键词：光伏板;除雪;自加热;环境温度   
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        发布时间：2024-07-18
      • 夏家辉, 段钟弟, 丁国良, 徐卫忠
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.134
        摘要：绕管式气化器具有高效紧凑、机械强度高的优点，可作为船载LNG气化设备使用，但需要合理设计气化器结构来避免水介质发生冻堵。本文提出一种水加热型绕管式LNG气化器的设计，在满足气化工艺要求的同时防止气化器出现冻堵。首先提出了基于防冻堵的气化器结构设计思路：在保证管侧水温高于冰点和管侧出口水温分布均匀的前提下，设计绕管式气化器的关键结构参数；然后通过三维分布参数模型对气化器换热、压降性能以及防冻堵性能进行校核，并提出结构参数优化调整的方法。采用本文提出的设计方法，对一台已知设计参数的LNG气化器进行算例分析，优化调整后的绕管式换热器热负荷和压降能够满足设计要求，且管侧壁面温度最低温度为7.32 ℃，管侧出口平均温度为31.42 ℃，达到防冻堵的效果。  
        关键词：气化器;设计;防冻堵;绕管式换热器;液化天然气   
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        发布时间：2024-07-18
      • 郭绍振, 肖光明, 张楠, 杜雁霞, 王娴
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.140
        摘要：针对潜热蓄热装置内部相变材料（PCM）导热系数偏小，蓄热速率过低的问题，对基于复合相变材料的两级串联式梯级蓄热装置的相变过程进行了数值研究。通过对不同热物性PCM工况的对比与分析，得到了装置在不同工况下的蓄热特性。结果表明，存在最佳的热扩散系数，使固定熔点的PCM实现“均匀等速相变”。同时，增大PCM的热扩散系数可以有效降低加热面温度，但随着热扩散系数的增大，加热面温度降低幅度减小。通过分析Stefan数，得到了装置最佳的参数，使工况蓄热效果最佳。最后，通过Stefan数为2.88时的实验工况验证了相关规律的正确性。  
        关键词：蓄热特性;梯级蓄热;复合相变材料;热扩散系数   
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        发布时间：2024-07-18
      • 孟俣, 刘斌, 单亮亮, 张蕊, 陈爱强, Georges EL ACHKAR, Bennacer Rachid
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.153
        摘要：本文研究了环境温度恒定为25 ℃、相对湿度为49%、体积为0.01 mL的液滴在﹣20 ℃裸铜底板的冻结实验，发现在附加交流磁场强度分别为2.0×10-3、2.5×10-3、3.0×10-3、3.5×10-3、4.0×10-3、4.5×10-3、5.0×10-3、5.5×10-3、6.0×10-3 T的作用下，液滴结晶过冷度增大，最大过冷度提高了2.08 ℃；但附加磁场会减小成核驱动力；相比无磁场情况下，液滴冷凝时间减少，凝结粒径相比无磁场下较小。通过对在相同温湿度下自然对流条件的冷铜底板结霜可视化研究发现，由于附加磁场使极性水分子有序的在底板排列，较无磁场下液滴结晶过程熵增更小，在宏观上呈现液滴有序排列。此外，实验发现在0～6×10-5 T的磁场强度范围，随着磁场强度的增大，平板单位面积结霜量减小，单位面积结霜量与交流磁场强度有较高的相关性，得到了拟合关系式。  
        关键词：交流磁场;液滴冻结;过冷度;单位面积结霜量   
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        发布时间：2024-07-18
      • 张国栋, 孙欢, 诸凯, 李雪强, 杨圳, 王雅博
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.147
        摘要：在环路热管运行中工质蒸发产生的气相压头有着重要作用。为了研究工质相变产生的气相压头的影响，本文设计了一种新型结构，将环路热管蒸发器内的吸液芯与加热底板彻底分离形成蒸发腔，使蒸发器内的传热传质相对分离，维持蒸发现象仅在蒸发腔内发生，以此来提高环路热管的驱动力。本文选用导热系数较低的不锈钢-镍作为吸液芯材料，尽可能的减少蒸发器的“漏热”现象。通过实验研究了不同真空度（95.3~101.1 kPa）时环路热管系统的启动性能。结果表明：此类型的环路热管可以在不同真空度下正常运行，并且真空度越高，环路热管的运行温度越低，启动时间越短，热阻越低。同时将突出气相压头的环路热管与另外三种不同结构的毛细抽力环路热管进行对比，发现突出气相压头的环路热管具有更低的运行热阻（0.14 ℃/W）。  
        关键词：环路热管;气相压头;真空度;运行温度;热阻   
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        发布时间：2024-07-18
      • 柳珂, 胥义, 冯海靠, 党航宇, 杨国梁, 李鑫
        2020, 41(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.03.160
        摘要：低温保护剂（CPA）被广泛应用于生物组织材料的低温保存，而评估低温保护剂在生物组织中加载的均匀性是生物组织冷冻保存的关键问题之一。本文以大鼠肾脏为研究对象，采用计算机断层扫描成像（CT）研究了不同浓度Vs55在不同温度下肾脏渗透的传质特性，并结合相关理论研究其有效扩散系数（Deff）。结果表明，加载浓度越高，扩散速率越快。Vs55渗透摩尔浓度为8.4 mol/L，加载温度为4、22、37 ℃时，扩散速率分别为1.77×10-6、2.94×10-6、3.93×10-6 cm2/s。同时，建立Vs55在肾脏中的扩散模型验证扩散速率的有效性，决定系数（R2）和平均相对偏差（MRE）的范围分别为0.960~0.993和3.07%~6.74%。  
        关键词：计算机断层扫描（CT）;可视化;Vs55;有效扩散系数   
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        发布时间：2024-07-18
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