最新刊期
      2020年第41卷第4期
      • 金梧凤, 马竞达, 刘硕, 崔奉洙, 王志强
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.001
        摘要：本文从R32压缩机内部安全运行的角度出发，在空调运行情况下，关闭冷凝器出口，采用实验和模拟研究相结合的方法，研究空气侵入过程中不同空气侵入量对R32压缩机内可燃风险的影响。研究结果表明：空气侵入量为压缩机吸气量的10%的情况对压缩机排气压力、排气温度的影响较小，可燃风险较低；空气侵入量大于压缩机吸气量的10%时，随着空气侵入量的增大，压缩机排气压力增大至超过额定压力的17%，增加了压缩机内的可燃风险；此时油池内润滑油温度超过100 ℃，生成积碳，增大了燃烧、爆炸风险；电机的线圈绕组温度超过绝缘材料的耐温极限120 ℃，加速绝缘材料的老化引发短路产生火花，增加压缩机内的可燃风险。  
        关键词：R32;制冷压缩机;空气侵入量;排气压力;可燃风险   
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        发布时间：2024-07-18
      • 赵柏扬, 张雪芬, 李勇, 王如竹, 董明珠, 赵志刚
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.008
        摘要：光伏空调和蓄冰空调同属于绿色空调，两者均能起到缓解电网压力、节约空调运行费用的作用。本文将光伏空调与蓄冰空调结合，提出了一种含有充供（充冷同时供冷）工作模式的光伏蓄冰空调系统，构建了光伏蓄冰空调系统运行调度的非线性优化模型，并基于动态规划方法对优化问题进行了全局最优求解；根据光伏发电与建筑冷负荷的预测数据，进行了不同建筑冷负荷下的光伏蓄冰空调预测控制案例分析。结果表明：在考虑光伏发电预测的情况下，光伏蓄冰空调系统的预测控制可将夜间的蓄冰能耗转移到日间，有效降低了系统的运行费用，并提高了系统的太阳能保证率、光伏消纳率和平均能效；当光伏售电价格降低时，预测控制下的光伏蓄冰空调系统可更充分利用光伏电能，系统的运行费用得到了更大幅度的降低。  
        关键词：太阳能光伏;冰蓄冷;动态规划;预测控制;运行费用   
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      • 张宇航, 邱君君, 张小松, 谢凌云
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.016
        摘要：为解决传统空气源热泵系统冬季的结霜问题，同时提升夏季机组的性能，本文提出一种“一塔三用”的无霜空气源热泵系统。通过搭建实验台研究了在除湿工况下的空气温度、含湿量、质量流量及溶液温度、质量流量、质量浓度，在再生工况下的溶液质量浓度、温度对溶液塔进出口空气?、除湿?（再生?）、系统输入输出?及?效的影响。结果表明：除湿工况下，除湿?随空气温度、空气质量流量、溶液质量流量的增加以及空气含湿量、溶液温度、溶液质量浓度的减少而增加；系统的?效随空气温度、含湿量、质量流量及溶液质量流量、质量浓度的增加以及溶液温度的减少而增加，其中空气含湿量、溶液质量浓度对?效影响较小，此模式?效最高可达0.201。再生工况下，再生?随溶液质量浓度、温度的增加而增加；系统?效随溶液质量浓度的增加、溶液温度的减少而增加，其中溶液温度对?效影响较小，此模式?效最高可达0.108 8。该系统?效率在实验工况下高于常规空气源热泵系统。  
        关键词：热泵;无霜;除湿;再生;㶲分析   
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      • 胡尊涛, 詹飞龙, 庄大伟, 丁国良, 张浩, 武滔, 叶向阳
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.025
        摘要：为了快速评估空调器用换热器长期运行后的换热量衰减情况，本文提出一套通过测试换热器加速积尘前后的换热量来预测其换热量衰减率的测试方法。该测试方法中，采用负反馈模式精确调节换热器迎风面的粉尘浓度，能够在加速积尘时间内维持换热器迎风面粉尘浓度的稳定性；通过对加速积尘循环空间与换热量测试风道进行一体化设计，能够在不需要移机时实现加速积尘与换热量测试之间的切换。在入口空气温度为45 ℃、流速为1.5 m/s，入口水温为21 ℃、流速为0.5 m/s 的工况下对该测试方法的可靠性和一致性进行了验证，结果表明：换热器迎风面粉尘浓度能够稳定维持在目标浓度120 mg/m3，波动范围在±20%内；对4种具有不同结构的换热器样件进行了多次换热量衰减率测试，其换热量衰减率相对偏差均在±10%之内，表明该测试方法具有较好的一致性。  
        关键词：翅片管换热器;换热量衰减率;测试方法;加速积尘   
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      • 邵月月, 马国远, 王月月, 姜明健, 许树学
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.032
        摘要：本文提出多联式热泵驱动热管的新型供热循环方式。该方式的特征是采用空气源热泵直接驱动串联式热管散热器供热。为验证该供热方式可行性，本文基于额定功率为2.5 kW的压缩机和9台热管散热器搭建了实验台，在不同工况下进行测试。测试结果表明：新型供热装置启动速度较快，当室外温度为-10 ℃时，系统运行36 min时，热管散热器表面温度即可达到45 ℃。热管散热器温度均匀性好，除1#、9#散热器存在过冷、过热现象外，其余散热器之间温差约为1 ℃。同时系统传热温差小，并能在除霜工况下正常运行。  
        关键词：空气源热泵;热管;多联;系统性能   
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      • 齐海峰, 代宝民, 刘圣春, 张鹏, 王嘉豪, 漆乐
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.037
        摘要：为解决常规CO2系统供暖效率低的问题，本文建立了常规CO2系统、R410A喷气增焓系统、复叠系统、间接过冷CO2系统、直接过冷CO2系统的热力学模型，对采用不同供热末端的系统性能进行优化和分析。结果表明:当供/回水温度为65 ℃/40 ℃（供热末端为暖气片）、环境温度为-20~20 ℃时，直接过冷系统的COP较常规CO2系统提升3.8%~20.9%。直接过冷系统的CO2循环占主导地位，间接过冷系统在大多数工况下辅助系统对热水生产占主导。仅需通过为直接过冷系统配置相对较小的蒸气压缩制冷循环装置，即可实现系统效率的显著提升。对于不同的CO2热泵系统，环境温度高于-15 ℃时，直接过冷系统?效率均高于其它系统，较常规CO2系统?效率提高19.3%~28.2%；环境温度低于-15 ℃时，CO2/R1234yf复叠系统的?效率最高。  
        关键词：空气源热泵;CO2;复叠;间接过冷系统;直接过冷系统;喷气增焓   
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      • 刘明康, 苏林, 方奕栋, 李康, 于荣, 朱信达
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.045
        摘要：本文通过实验研究了电动汽车三换热器热泵空调系统在冬季运行时的采暖性能，研究分析了压缩机在不同转速(2 000~5 000 r/min)下，室内外环境温度和相对湿度对系统内压缩机排气特性、汽车HVAC总成出风温度和COP等系统性能参数的影响。结果表明：较高的压缩机转速使出风温度和制热量明显上升，但系统COP有所降低；当保持压缩机转速不变时，环境温度每升高5 ℃时，制热量升高9%~22%，出风温度上升6~9 ℃，COP上升7%~11%；室外相对湿度由40%增至80%时，制热量增加了15%~20%，出风温度上升2~3 ℃，COP上升6%~9%。  
        关键词：电动汽车空调;热泵;HVAC总成;采暖性能;能效系数   
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      • 聂磊, 王敏弛, 赵耀, 葛天舒, 代彦军
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.052
        摘要：针对电动汽车动力电池能量密度逐渐上升及快充过程中电池发热量大的问题，本文提出采用蜂窝型单面吹胀铝板作为电池冷板的一种新型冷媒直冷电池热管理系统，充分利用制冷剂在流道内的高沸腾传热潜热处理动力电池热负荷。为了研究此冷媒直冷热管理系统的运行性能，构建了新型直冷系统的实验测试装置，并在UDDS标准工况下开展了实验研究。测试结果表明：在6 kW下的最大设计发热量下，系统在150 s左右可快速响应热管理需求，具有较快的温度响应特性；电池冷板表面平均温度可控制在15~20 ℃的最佳温度区间，并达到温差小于4 ℃的良好均温性，且系统COP稳定在2.8以上。  
        关键词：电池热管理;直冷系统;冷板设计;实验研究   
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      • 李浩, 刘金伟, 施骏业, 王惠惠, 陈江平
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.059
        摘要：本文以一款内部具有流道以及相变工质R1233zd的均温板为研究对象，将均温板置于冷源与热源之间，对其温度场进行了理论分析和仿真模拟，并通过搭建实验台，对均温板的温度特性进行了实验研究。实验结果表明：均温板表面温度分布与冷源表面温度分布具有良好的一致性。均温板表面温度分布受热源功率和冷源温度的影响：当热源功率由345 W升至690 W，而冷源温度保持0 ℃不变时，均温板表面平均温度由13.20 ℃升至25.84 ℃，表面温差由11.10 ℃升至25.70 ℃；当冷源温度由0 ℃降为-5 ℃，而热源功率保持690 W不变时，均温板表面平均温度由25.84 ℃降至18.15 ℃，表面温差由25.70 ℃降至16.60 ℃。在不同工况下，均温板热阻约为0.03 K/W，具有良好的导热性能。  
        关键词：均温板;实验研究;温度场;相变工质   
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      • 宁玉飘, 晋欣桥, 王逸骏, 于子尧, 杜鑫
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.068
        摘要：为提高冷水机组能效，本文提出一种基于冷水机组运行数据性能包络线的负荷分配优化控制策略。基于历史运行数据，采用数据衍生与移动窗口方法，获取了冷水机组的性能包络线，并基于性能包络线对负荷分配进行优化。通过在我国南方某机场空调系统运行测试，对本策略进行了验证并与顺序启停控制策略进行了对比，结果表明：该控制策略具有较好的节能效果。在典型日，该控制策略相比顺序启停控制策略的节能效果提升8.2%。  
        关键词：冷水机组;启停控制;负荷分配优化;性能包络线   
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      • 刘佳慧, 刘江岩, 陈焕新, 黄荣庚, 李正飞
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.075
        摘要：直接根据多联机系统能耗数据的变化来判断导致能耗大幅波动的因素是很困难的。本文提出一种有效的可用于多联机系统的能耗评估与诊断方法：将支持向量回归（SVR）算法与单类支持向量机（OCSVM）算法相结合，首先通过提取系统能耗数据集特征，去除非稳态数据，根据提取的特征变量与系统能耗建立SVR模型，预测多联机系统能耗；然后将实际能耗值与预测能耗值之差和之比分别标准化，作为输入变量，建立单类支持向量机（OCSVM）模型进行样本判别，确定是否为导致系统能耗异常的原因，以此评估诊断多联机系统能耗情况。本文基于多联机能耗正常的数据集构建了能耗评估与诊断模型，并用多联机系统能耗异常数据集验证了模型的可靠性。结果表明：基于SVR-OCSVM模型的能耗评估与诊断模型具有较高的准确度，基本能达到70%以上。  
        关键词：多联机系统;用能评估与诊断;支持向量回归;单类支持向量机   
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      • 黄新磊, 刘斌, 李芹芹, 杨文哲, 陈爱强
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.082
        摘要：本文以纳米粒径为50 nm、质量分数为0.1%的三氧化二铝纳米流体液滴为研究对象，研究了纳米流体在玻璃载玻片4种不同底板加热温度（30、47、64、81 ℃）的蒸发过程，获得了纳米液滴在蒸发时的接触角、接触线半径的变化过程和温度分布过程，并用显微镜拍摄蒸发结果，观察蒸发后底板蒸发留下的沉积图案。结果表明：蒸发温度的不同未对蒸发模式产生显著影响；随着底板加热温度的升高，蒸发时间会大幅缩短（最长蒸发时间和最短蒸发时间相差10倍），初始马兰格尼数随底板温度的增加逐渐增大，但随着蒸发的不断进行，马兰格尼流动反而受到抑制。  
        关键词：纳米流体;液滴蒸发;蒸发模式;温度分布   
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      • 王飞, 邵双全, 张海南
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.089
        摘要：为研究用于数据中心的动力型热管系统性能，本文在焓差法实验室对三类压缩机性能进行了实验研究，结果表明：1）带气泵功能的压缩机具备低压缩比运行能力，可根据室外环境温度以及室内负荷不同分别切换不同工作模式，简化系统配置，具有很好节能效益，其中变频转子压缩机COP可以超过20，变频涡旋压缩机COP接近20，可以较好的替代液泵；2）中小型机房空调领域，综合利用气相动力型热管与压缩制冷技术，拓宽了自然冷却利用时间，全年能效比AEER远高于常规机房空调，配合运用地域性风冷、水冷、蒸发冷等节能方式，为现代数据中心节能减排提供了新的思路；3）大型数据中心空调领域，磁悬浮压缩机COP超过20，具有较高的节能效益，但与液泵相比仍具有一定差距，同时离心式压缩机作为气泵运用存在循环不畅的现象，需要液泵进行压头补偿。  
        关键词：数据中心冷却;回路热管;COP;节能   
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      • 顾翰文, 谢晶, 王金锋
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.097
        摘要：为进一步优化上下冲击式速冻机的冻结效果，本文以静压腔尺寸为4 m×1.5 m×2 m的实体速冻机为基础，保证入口压力为190 Pa、入口体积流量为2.64 m3/s不变，提出了4 m×1.5 m×1.5 m、4 m×2 m×1.5 m、4 m×2 m×2 m、4 m×2.5 m×1.5 m、4 m×2.5 m×2 m等5种不同的静压腔尺寸，通过CFD来模拟静压腔尺寸变化对于速冻机内部流场的改变，从速冻机喷嘴出口风速、钢带表面气流的矢量分布、钢带表面换热强度及换热均匀性等方面来综合分析静压腔内部换热特性。结果表明：在静压腔入口流量相同、压力不变的情况下，唯有4 m×1.5 m×1.5 m的出口风速与原有尺寸的出口风速相差较小，其余尺寸的出口风速略小但变化幅度不明显。而该尺寸的换热强度以及换热均匀性却远不如4 m×2.5 m×1.5 m、4 m×2.5 m×2 m。此外，静压腔尺寸为4 m×2 m×2 m的换热强度虽然比4 m×1.5 m×2 m的换热强度高约4.85%，但均匀性较差，不足以成为优选设计。4 m×2.5 m×1.5 m与4 m×2.5 m×2 m的换热强度达到177.76和177.39，比原有尺寸下钢带表面换热强度高约6.81%和6.59%，且均匀性也为最佳。结合上述因素，4 m×2.5 m×1.5 m和4 m×2.5 m×2 m在出口风速、换热强度及均匀性方面均为5种尺寸中最优的设计。  
        关键词：冻结食品;冲击式速冻技术;静压腔;计算流体力学   
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      • 谷雅秀, 王俊炜, 刘广东, 潘嵩, 李模华, 王新如
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.103
        摘要：本文设计了一种新型椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器，该冷凝器采用套管结构，制冷剂在圆型内管与椭圆形外管之间的环形区域流动，同时与内管中的冷却水、外管外的喷淋水及冷却空气进行热量交换。以北京阜通地铁站为实测地点，对位于该站的圆管-管翅式蒸发式冷凝器运行数据进行现场实测，以实测数据为基础对椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器进行传热理论和机理分析，并通过Fluent数值模拟，将模拟结果与圆管-管翅式蒸发式冷凝器的实际运行数据进行对比。研究结果表明：当空气入口温度为27 ℃、空气流速为3~4 m/s时，椭圆形套管-管翅式换热器管外压降与圆管-管翅式换热器相比降低11.18% ~ 14.65%；当喷淋水温度为27.5 ~ 33.5 ℃时，椭圆形套管-管翅式换热器出口制冷剂温度比圆管-管翅式换热器模拟值低2.66 ~ 10.21 ℃；当入口制冷剂温度大于44 ℃时，椭圆形套管-管翅式换热器出口制冷剂温度比圆管-管翅式换热器实测值低1.9 ~ 4.3 ℃，其总传热系数比圆管-管翅式换热器提高47.42%。  
        关键词：蒸发式冷凝器;管翅式换热器;椭圆形套管;理论分析;现场实测   
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      • 顾屹, 谢建, 张俊, 丁天毅, 施骏业, 陈江平
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.111
        摘要：本文针对当量直径为1.5 mm的小通道钎焊板式冷凝器的换热和压降特性进行了仿真和实验研究。采用有限体积法建立了一维稳态分布参数模型，对R134a和R1234yf两种制冷剂在板间冷凝换热的性能进行仿真模拟，并对模型进行了实验验证。实验结果表明：本文所建立的仿真模型精度较高，换热性能平均误差为4%，压降平均误差为16%，可用于分析换热器的整体性能。最后用此模型仿真对比了R134a和R1234yf在小通道钎焊板式换热器内的冷凝换热特性，结果显示，在相同工况下，用R1234yf替代R134a，传热系数平均下降9%，压降平均下降8%。  
        关键词：板式冷凝器;小通道;传热系数;压降   
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        发布时间：2024-07-18
      • 吴清清, 柳建华, 张良, 张嘉文, 姜林林
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.118
        摘要：本文对汽车乘员舱制冷工况下的热环境和人体热舒适度进行了实验研究。实验工况：空调模式：制冷、自动模式内循环、设定温度为26 ℃；行驶状态：怠速、路试。实验结果表明：乘员舱气温受空间位置和行驶状态的影响，路试状态下气温均匀程度高于怠速工况；乘员舱湿度分布也受空间位置和行驶状态的影响，路试状态下的前后舱内相对湿度差小于怠速工况；舱内座椅的温度受太阳辐射影响和乘员影响，升温阶段温度略高于气温，降温阶段降温速率远小于气温；PMV模型与等效温度模型在怠速和路试工况下与实际人体热舒适度在时间变化趋势上均基本一致，两模型在怠速状态的预测精度均高于相应路试状态，等效温度模型总体预测精度高于PMV模型。  
        关键词：汽车乘员舱;热环境;人体热舒适度;PMV模型;等效温度模型   
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        发布时间：2024-07-18
      • 王丽慧, 张继华, 杜志萍, 郑懿, 宋洁, 邹学成
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.127
        摘要：本文搭建了隧道围岩土壤蓄放热特性缩尺模型实验台，在实验台验证模拟准确性的基础上，用CHAMPS-BES软件建立与实验台等比例（1:1）的物理模型并进行模拟，研究隧道空气温度、围岩盾构、土壤温度对土壤蓄放热的影响规律。结果表明：隧道空气温度越高，土体年净蓄热量越大，同时土体的蓄热能力随土体温度升高而逐渐减弱，土体的蓄热能力在15年内的衰减由前期的每年净蓄热量衰减24%逐渐降至4%；不同区间盾构边界条件下模拟的年净蓄热量差异在5%以内，因此可以忽略区间盾构厚度和盾构导热系数对土体蓄放热的影响；土体初始温度越低，蓄热能力越大。初始温度为9 ℃的土体蓄热量约为初始温度为22 ℃的土体蓄热量的5倍。  
        关键词：地铁隧道;围岩土体;蓄放热;空气温度;土体参数   
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        发布时间：2024-07-18
      • 黄晓宁, 王 磊, 毛红威, 薛良江, 厉彦忠
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.136
        摘要：运载火箭升空期间,确保主发动机工作时不夹气的液体推进剂足量供应至关重要。本文针对升空过载下火箭燃料箱出流装置的工作特性与设计要求，建立CFD模型，就不同工况下输送管出现气体时对应的剩余液体量进行数值仿真与对比研究，研究因素包括：出流口是否采用锥角过渡、出流口上方是否布置隔板及隔板几何结构、出流口设置过滤器等。结果表明：采用锥角过渡，可显著降低不可用液体推进剂，最佳锥角约为30°；布置隔板有利于低温推进剂纯液相供给，且存在最优的隔板高度和长度；球壳型隔板可使不可用推进剂进一步减少约0.25%；出流口设置过滤器可拦截固体杂质及大气泡进入输送管；相较于液氧，液氢表面张力维持气液界面稳定性的能力更差，对出流结构的优化设计要求更高。  
        关键词：火箭升空;低温推进剂;出流装置;液面塌陷;CFD仿真   
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        发布时间：2024-07-18
      • 诸凯, 李言洁, 王雅博, 王金山
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.144
        摘要：本文利用低场核磁共振技术，分析蚕豆种子内部的水分含量及各相态下形变的规律，研究不同低温环境及不同真空度条件下种子脱水和变形特性。结果表明：z（厚度）方向收缩变化最大，易受到脱水环境影响。结合水含量在真空脱水过程中变化较小；半结合水含量呈增加-减少趋势；自由水含量不断减少至零。自由水在细胞间自由流动会增加呼吸代谢和营养消耗，应尽快排出；半结合水的转化与逸出对维持蚕豆种子组织形态有一定作用，结合水的逸出与细胞破裂有直接关系，对种子存活至关重要。蚕豆种子内部细胞膜破裂有3个阶段，水分运输行为与其相互影响，为维持种子活性，脱水应在第3阶段以前结束。  
        关键词：水分相态;核磁共振;真空脱水;收缩变形   
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        发布时间：2024-07-18
      • 张西龙, 诸凯, 王雅博, 王金山, 李言洁
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.151
        摘要：本文研究了低温真空环境下蚕豆种子的脱水特性及脱水过程中微观结构的变化规律。将蚕豆种子样品置于真空度为97 kPa，温度分别为0、4、8 ℃的真空装置中脱水300 min，每隔30 min测定样品的水分比及收缩率，利用扫描电子显微镜与图像处理技术，获得不同水分比下蚕豆种子细胞图像和各细胞结构参数的分布曲线，分析真空环境对蚕豆种子脱水特性及细胞结构参数的影响。结果表明：在低温真空脱水过程中，水分比呈指数递减，Page模型拟合效果最好；收缩率逐渐增加，后趋于平缓；细胞面积、周长、直径等尺寸参数主要分布区间虽在小范围内有所波动，但整体呈减小趋势，数据分布逐渐集中；细胞形状参数的变化较小，圆度与伸长率变化范围均在10%以内，而紧密度几乎保持恒定  
        关键词：细胞变形;脱水特性;微观结构;生命材料   
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        发布时间：2024-07-18
      • 诸凯, 董杨, 王雅博, 谢艳琦
        2020, 41(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.04.159
        摘要：外界的剧烈变化会对细胞内部产生一定的影响，本文通过考马斯亮蓝染色法研究细胞骨架中的微丝在脱水过程中的形态变化。通过图像处理的方法对骨架图像的灰度峰度进行分析处理，发现随着脱水过程的进行，灰度图像出现弥散性下降，骨架形态更为疏松并伴随解聚等一系列形态变化。对图像的特征参数进行定量计算后，结果表明：持续真空环境下骨架的最终相对变化率为32.7%，持续低温环境下的最终相对变化率为59%。对细胞变形度研究结果表明，脱水过程会对细胞骨架产生较为显著的影响。  
        关键词：细胞生物学;骨架;形态学;真空度;冷却速率;显微结构   
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        发布时间：2024-07-18
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