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2020年第41卷第6期
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除湿等级划分及深度除湿技术研究进展
曾瑞璇, 颜承初, 李梅
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.012
摘要:由于不同领域对湿度的要求各不相同,对除湿等级的划分并没有统一的标准,因此本文对现有除湿技术进行了整理分析,介绍了舒适性空调、设备用气、工业生产等领域的除湿要求以及目前常用除湿技术的发展状况,并将除湿等级进行划分:除湿处理后露点大于-20℃为浅近除湿;露点在-65~-20℃之间为深度除湿;露点小于-65℃为极深除湿。同时介绍了深度除湿技术最新研究进展,冷冻除湿方面,直接蒸发制冷以及加压冷冻除湿可使出风露点降至-20~-10 ℃以下;溶液除湿方面,可通过对除湿液进行冷却或对湿空气进行压缩等方式使出风露点降至-20~-10 ℃甚至更低。
关键词:除湿等级;深度除湿;露点温度;除湿要求;干燥环境
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发布时间:2024-12-12
基于超声速制冷效应旋流分离技术的研究进展
曾钰培, 罗二仓
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.001
摘要:基于超声速制冷效应的旋流分离技术是一种从天然气中脱水、脱重烃及其他杂质的新方法。本文介绍了超声速旋流分离器典型结构和Laval喷管设计的研究进展,总结了单组分和双组分气体凝结相变理论,重点归纳了进出口参数和喷管结构参数对超声速流动凝结特性的影响,梳理了该技术在天然气液化和脱除酸性气体等领域的新应用,最后对超声速旋流分离技术的未来提出展望。
关键词:超声速制冷效应;旋流分离器;Laval喷管;凝结特性;天然气
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发布时间:2024-12-12
微通道换热器结霜特性研究现状与展望
熊通, 晏刚, 樊超超, 鱼剑琳
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.022
摘要:微通道换热器在低温工况下用作蒸发器时存在结霜速度较快的问题,制约了其在制冷系统的应用。针对微通道换热器的结霜现象,本文归纳了影响微通道换热器结霜特性的因素、改善微通道换热器结霜特性的方案和微通道换热器结霜的相关仿真研究,介绍了微通道换热器结霜特性的研究现状和方向,发现目前影响微通道换热器结霜特性的因素主要分为:外部因素(环 境参数、表面温度、凝水),结构因素(换热器布置方向、翅片结构、翅片密度、涂层、结垢)和内部因素(制冷剂分布)。改善微通道换热器结霜特性的研究集中在调整翅片的结构以实现更好的排水性能和更均匀的霜层分布,未来研究的重点在于开发抑霜性能 更好的微通道换热器和建立更高精度的仿真模型。
关键词:微通道换热器;结霜特性;影响因素;翅片结构
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发布时间:2024-12-12
R290电动汽车热泵空调性能实验研究
黄广燕, 邹慧明, 唐明生, 田长青, 吴江, 于卫滨
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.040
摘要:本文搭建了带水环路的R290电动汽车热泵空调实验台,研究了不同工况下系统的制冷性能和制热性能。实验结果表明:35℃常规制冷工况时,压缩机转速从1 800r/min增加6 600r/min,系统制冷量从1 789W提升至4 027W,而系统COP从3.65下降至1.82;45℃高温制冷工况时,压缩机转速从2 700 r/ min增加到4 500 r/min, 系统制冷量从1 973 W提升至3 031 W,而系统COP从2.10下降至1. 88;在-20 ℃/20 ℃低温制热工况.压缩机转速6 000 r/min时,系统制热量为2 911 W ,对应的系统COP为1.80;在-25 ℃/20 ℃低温制热工况、压缩机转3600r/min时,对应的系统制热量为1 658 W、系统COP为2.16。同时发现采用水环路的系统形式,提高了系统的安全可靠性,但与常规循环系统相比,系统性能存在-定程度的衰减,制冷量衰减300~500 W。制热量衰减200~400 W。
关键词:热泵;电动汽车;R290;系统性能
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发布时间:2024-12-12
电动汽车热泵空调系统低温制热性能及优化
李万勇, 刘雨声, 施骏业, 陈江平, 郭贞军, 王大健
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.031
摘要:热泵空调系统在满足电动汽车冬季供暖需求方面发挥了重要作用。本文采用新型低GWP值的R1234yf为制冷剂?对电动汽车热泵空调系统在-20~7 ℃环境下的低温制热性能进行了测试?对电动汽车冬季热负荷进行标定,并且与制冷剂R134a进行了对比,研究了系统制冷剂充注量、制热量、COP和排气温度的变化,同时对系统各部件火用损失进行了分析计算并根据结果 确定系统优化方向。结果表明:该系统最佳制冷剂充注量为1406g,制热量与COP在大部分工况下达到2kW与18以上,能够满足低温制热需求;R1234yf 直接替代R134a时,系统制热量与COP比R134a系统低71%与66%,系统的排气温度比R134a平均低53 ℃,系统工作更稳定可靠;热泵空调系统内冷凝器与压缩机的火用损失占系统总火用损的80%以上,是重点优化方向;增大内部冷凝器换热面积、增大风量、提高压缩机转速可显著提升R1234yf系统制热性能,使之与R134a系统的制热性能相比大约相等或者更高。
关键词:电动汽车;热泵;R134yf;系统性能;火用分析
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发布时间:2024-12-12
车用热泵系统结霜化霜实验研究
潘乐燕, 王天英, 牛凤仙, 刘江, 施骏业, 张耘, 李万勇, 陈江平
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.047
摘要:针对车用热泵系统在冬季室外换热器易结霜的问题,本文设计并搭建了实验系统对室外换热器结霜和化霜特性进行了研究,总结出了在实车上判断结霜以及化霜完成的方法,最后比较了?2.1 mm和?3.0 mm两种阀口直径的电子膨胀阀对化霜时间的影响。实验结果表明:换热器结霜程度可通过吸气温度或吸气压力相对于无霜状态下的变化率来判断,化霜完成可通过室外换热器出口温度大于0 ℃来判断。在不同环境温度及不同霜层的化霜工况中,电子膨胀阀阀口直径对化霜时间的影响并非一致,较大阀口直径电子膨胀阀前期化霜效果好,但后期因为阀口直径较大压缩机排气压力升速缓慢,导致室外换热器入口温度增速变缓反而不如较小阀口直径电子膨胀阀。因此在实际整车应用中,可选用较大阀口直径的电子膨胀阀结合智能控制,使总体化霜效果达到最优。
关键词:热泵;电动车;结霜化霜;化霜效率
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发布时间:2024-12-12
双蒸发温度的温湿分控空调机组实验研究
陈剑波, 信文普, 顾娟
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.063
摘要:针对传统热湿联合处理中存在的能源浪费、热湿平衡不匹配等问题,本文利用EnergyPlus软件对上海市某住宅建筑进行全年逐时负荷模拟。根据模拟结果将温湿度独立控制技术与双蒸发温度压缩机结合在一起,搭建了基于双蒸发温度的温湿分控空调机组实验台。在进行相关理论计算的基础上对其在全年工况下运行特性进行实验研究。结果表明:将具有双蒸发温度压 缩机的空调机组用于温湿分控空调系统是可行的,机组运行可靠且满足设计要求。夏季设计工况下该机组压缩机能效比为3.5,比同冷量常规空调变频压缩机的能效比3.04提高了14.8%。同时,冬季设计工况下该机组压缩机能效比为4.3,相对于同冷量常规空调变频压缩机而言,双蒸发温度的温湿分控空调机组节能性显著。
关键词:空调机组;温湿度独立控制;双蒸发温度;能效比
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发布时间:2024-12-12
冷热水三联供空调机组的除霜特性
裴祥翔, 郭亚宾, 李玉夺, 张守兵, 李瑞鑫, 杨建中
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.055
摘要:三联供机组在冬季运行时,由于室外换热器表面结霜会严重影响机组的运行性能和安全系数。本文针对三联供空调机组所采用的除霜策略进行实验,研究了不同化霜温度测点对机组除霜特性的影响。结果表明:当化霜温度传感器置于室外换热器表面的测点2和测点5时,系统在结霜过程中持续波动的时间分别为2280s和220s;除霜时间分别为5min和12min,系统过热度持续为负值的时间分别为185s 和80s。为系统安全考虑,建议化霜温度传感器布置于测点5。
关键词:空调;三联供;运行特性;过热度;化霜温度;除霜时间
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发布时间:2024-12-12
数据中心冷却系统的综合COP评价
程亨达, 陈焕新, 邵双全, 李正飞, 程向东
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.077
摘要:数据中心冷却系统的耗电量约占数据中心总能耗的40%,建立数据中心冷却系统效率的评价体系对节能工作十分重要。本文提出了一种用于评价数据中心冷却系统综合COP的评价指标COPdc,基于冷却系统运行数据的仿真结果,验证了数据中心冷却系统综合COPdc的评价效果,并与PUE指标进行了对比分析。结果表明:在不同负载和温度条件下COPdc的数值变化范围(4.51~5.44)比PUE大(1.19~1.23),能更明确展现数据中心冷却系统的耗电量变化,更适合作为衡量冷却系统能量使用效率的指标。本文提出的数据中心冷却系统综合COP评价方法可以量化的体现数据中心冷却系统的能效高低,相比PUE指标更具有针对性。
关键词:冷却系统;数据中心;PUE;COPdc
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发布时间:2024-12-12
数据中心用露点间接蒸发冷却与机械制冷复合空调的实验研究
贺红霞, 黄翔, 何华明, 褚俊杰, 孙铁柱
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.071
摘要:为了降低数据中心空调能耗并提高换热效率,本文提出一种应用于数据中心的流道结构为逆流和叉流结合的露点间接蒸发冷却与机械制冷复合空调,并搭建了实验台分别对干燥工况和高湿工况下回风温度为26 ℃和35℃的不同运行模式进行实验测试。实验结果表明:运行湿模式,当数据中心回风温度较低为26 ℃时,干燥工况下机组的湿球效率最高为97%;当数据中心,回风温度较高为35 ℃时,干燥工况下机组的湿球效率约为110%,高湿工况下机组湿球效率为99%;运行混合模式,干燥工况下露点间接蒸发冷却器的湿球效率约为120%,高湿工况下露点间接蒸发冷却器的湿球效率约为110%。由测试结果可知,露点间接蒸发冷却技术在干燥地区更加适用,中等湿度和高湿地区需辅助机械制冷,尤其当回风温度较低时,高湿工况蒸发冷却应用受限,必须辅助机械制冷达到送风要求,回风温度较高时,蒸发冷却可以减少机械制冷的使用时间。
关键词:露点间接蒸发冷却;机械制冷;数据中心;湿球效率
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发布时间:2024-12-12
新型石蜡微乳液冰浆制备与性能试验研究
陆玲, 孙志高, 周麟晨, 王晓春, 李娟, 李翠敏, 黄海峰
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.085
摘要:为了探寻性能稳定、可重复进行冰浆制备的微乳液,本文以液体石蜡为油相,复配脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)与油酸钠为表面活性剂,己醇为助表面活性剂制备微乳液,并对所制备的微乳液进行稳定性测试及冰浆制作。结果表明:AEO-9/油酸钠质量比为7 ∶3,剂油质量比为,2∶3 时制备的微乳液为W/O型微乳液,本文测得该乳液平均粒径为64.93nm,并获得了拟三元相图;电导和温度试验表明水含量小于36.9时可制备澄清透明的W/ O 型微乳液,微乳液在0.2~30℃之间可保持稳定不分层;离心和贮藏试验表明该微乳液稳定性良好,在-3~30 ℃之间的300次冷热循环试验后微乳液仍保持稳定,可在蓄冷过程中重复使用;该微乳液体系冰浆结晶点为-0.8℃,过冷度仅为0.2 ℃,克服了传统冰浆制取过程中过冷度大和结晶点低的缺陷,制备的冰浆未粘附壁面,冰浆流动性良好。
关键词:冰浆;蓄冷;微乳液;表面活性剂;相变
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发布时间:2024-12-12
新型蓄冷材料Al2O3-H2O纳米流体初始冻结温度分析
张晨思, 刘斌, 郭蘅, 陈爱强, 赵松松, 杨文哲
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.093
摘要:纳米流体作为功能性材料在强化传热方面运用较广,但作为蓄冷剂时对其初始冻结温度的研究较少。本文选用500nm粒径的Al2O3颗粒,设定三种不同降温速率(1、5、10 ℃/min),配置了三种不同质量分数(0.01%、0.05%、0.1%)的Al2O3-H2O纳米流体,研究初始冻结温度和降温速率以及纳米流体质量分数之间的关系,试验分为九组,每组进行60次,记录初始冻结温度的数据得到其概率分布。结果表明:初始冻结温度值概率分布近似为高斯分布;增大降温速率会使冻结过程中流体初始冻结温度降低;而在不同降温速率下,初始冻结温度与纳米流体质量分数未呈现相同的变化趋势,随着降温速率的增大,初始冻结温度随纳米流体质量分数的增大由减小逐渐转变为增大,异质结晶对初始冻结温度的影响程度逐渐大于溶液黏度的影响程度。
关键词:Al2O3-H2O纳米流体;初始冻结温度;分布概率;降温速率
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发布时间:2024-12-12
低温非热平衡圆柱温度分布特性的数值分析与实验
杜懿岑, 程睿杰, 吴仕泽, 蔡爱峰, 吴静怡, 杨光
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.109
摘要:为研究复杂传热条件下,低温非热平衡圆柱表面温度分布特性及相关控制手段,本文以单纯顶部送风为基础,建立了附加局部送风、附加辐射屏两种传热条件下的非热平衡圆柱体的传热模型,通过数值模拟方法分析了该柱体的径向温度梯度、体温度不均匀度、面温度不均匀度等温度特性,并通过实验验证了数值模拟结果的准确性。在此基础上定量分析了不同传热方式和运行参数对温度特性的影响规律,从传热方式、结构设计、运行参数三个角度,提供了控制柱体温度特性的方案。结果发现:相比于只有单纯顶部送风,设置局部喷口送风可使柱体平均温度的降幅提升5.1%,柱体温度不均匀度降幅提升38.3%,同时降低了柱体面温度不均匀度,并将柱体温度梯度控制在近导热面侧;附加低温辐射屏后,对流和辐射的耦合传热可使柱体平均温度降幅减少23%,柱体温度不均匀度降幅提升57.5%,同时降低了柱体面温度不均匀度。
关键词:对流传热;辐射传热;耦合作用;温度均匀度
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发布时间:2024-12-12
回收冷凝热的冷热双温型风幕陈列柜的仿真
王千龙, 王尧, 钱苏昕, 许加波, 李凌云, 窦晓宁, 晏刚, 鱼剑琳
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.099
摘要:食品冷链设备中的风幕式陈列柜能耗大,尤其是双温型风幕陈列柜可满足冷、热双温储存的需求,其独立的制冷、制热设备具有更高的能耗。采用冷凝热回收技术可以有效降低双温型风幕陈列柜用于制热的能耗,进而降低总耗电量。本文对可回收冷凝热的冷热双温型风幕陈列柜进行了仿真分析,以COP和有效制热功率为指标,确定了制冷系统中各部件的优化方向,给出了具体的模型,将并将其与传统电加热型陈列柜进行了对比,然后结合具体的实验数据验证了模型的有效性,对其节能潜力进行了研究,结果发现:冷凝热回收的双温陈列柜具有显著的节能优势,其系统配置的核心是冷凝侧的风量,推荐配置变频风机,可在15、20、25、32 ℃的环境温度下分别采用0.018、0.03、0.045、0.095 m3/s 的最优风量;当冷凝器风量保持0.06 m3/s 时,冷凝热回收型双温陈列柜在高温工况有较好的节能效果,而在标准工况25 ℃环温时节能的效果最好,可以使耗电量下降约52%。
关键词:风幕陈列柜;冷凝热回收;稳态仿真;风量
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发布时间:2024-12-12
双螺杆制冷压缩机转子轴向受力实验研究
侯峰, 何永宁, 杨彩, 于志强, 邢子文
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.125
摘要:为了提高双螺杆压缩机运行的可靠性,本文针对双螺杆制冷压缩机转子轴向力进行了实验研究。研究了不同运行工况(35℃ /0 ℃、30 ℃ / -15 ℃、40 ℃ / -40 ℃)以及内容积比(26、32、40)下转子轴向力的大小以及变化趋势,使用均压模型以及扇形模型对转子端面轴向力进行了计算,并将计算的端面轴向力与实验数据进行对比。研究结果表明:相比于均压模型,扇形模型的端面轴向力计算结果更为准确,而均压模型适合于内容积比较大的工况范围;内容积比对轴向合力的影响主要集中在对转子端面轴向力,且端面轴向力要大于气体轴向力约50%。
关键词:双螺杆压缩机;转子轴向力;气体轴向力;端面轴向力
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发布时间:2024-12-12
环境试验箱内温度场均匀性的模拟与实验
杨东方, 周默, 胡斌, 周贤
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.117
摘要:在精密的电子元器件环境试验测试中,环境试验箱内的温度场均匀性、波动度等对测试效果的好坏至关重要。为了研究开发出高性能的环境试验箱,本文首先根据不同送、回风口型式(箱体构造)对速度场和温度场的影响,对箱体内结构进行了优化设计,在顺时针和逆时针箱体结构的基础上拓展了不同的结构型式;并对这些不同结构型式的箱体进行了模拟仿算,包括不同的送风口型式、角度和不同的回风口型式结构;对比仿真结果后,对圆形回风几何中心结构的箱体进行了实验验证。研究结果表明:七种不同的箱体结构模型中,0°倾角顺时针、几何中心位置逆时针以及多出风口模型三种模型的温度平均值和温度标准偏差都非常接近;实验和仿真数据在温度场均匀性标准偏差方面仍然存在一定的差距,所有测点平均温度为-71.55℃,温度误差为-1.55℃,最大温度偏差为1.8℃,但数据去中心化后,温度场各测点的温度具有相似的分布趋势。
关键词:环境试验箱;温度场;箱体结构设计;均匀性
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发布时间:2024-12-12
开架式气化器竖直圆管内超临界氮换热实验研究
成赫, 巨永林, 傅允准
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.133
摘要:目前国内外对液化天然气(LNG)接收站的开架式气化器中超临界天然气的流动换热实验研究非常少,本文为了研究开架式气化器中竖直管内超临界流体的流动换热特性,搭建了竖直单管超临界流体换热实验平台。以液氮代替液化天然气,研究了氮入口压力、水温和水流量等不同参数对换热的影响。结果表明:在拟临界温度以下,表面传热系数随着压力的增大逐渐减小,但拟临界温度以后,这种趋势相反;当水流量足够大时,氮出口温度取决于管外水温而不是水侧流量。最后,基于实验数据拟合出了适用于竖直圆管内超临界低温流体流动换热的半经验关联式,关联式预测值和实验值的平均绝对偏差为8.42%,可以准确预测竖直加热管中超临界氮的表面传热系数。
关键词:气化器;传热系数;超临界氮;竖直管;关联式
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发布时间:2024-12-12
2~8℃小型疫苗冷库热性能的实验及模拟
张皓月, 张忠斌, 顾呈华, 王伟
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.140
摘要:为研究2~8℃小型疫苗冷库内部温度场情况并优化热性能,本文以江苏省疾病预防控制中心一座20 m3疫苗冷库为研究对象,在不同工况下分别对其稳态温度场和库门呈30°或90°开启60s后的非稳态温度场进行实测,通过建立数学模型对冷库,结构进行了模拟优化,同时对冷库在测量时间段内和稳定运行时刻的制冷效果和冷库温度场均匀性等评价指标进行系统分析。结果表明:对于小型疫苗冷库,当长度L≥宽度W时,在L方向上布置两台制冷量适当的冷风机为最优布置方案,随着长宽比的降低,库内不均匀系数将更趋于理想状态,且当L=W 时,疫苗冷库为最优结构;考虑开门影响,应规范疫苗箱摆放位置,库内疫苗箱距库门1.5m范围内堆放高度建议不超过1.5m整体堆放高度建议不超过1.8m。
关键词:冷库;疫苗储存;热性能;温度场
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发布时间:2024-12-12
动车组IGBT模块高效散热器设计
高峰, 张毅, 潘晓燕
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.150
摘要:针对目前CRH2型高速动车机组变流器中所用的大功率IGBT模块,本文设计了4种动车组牵引变流器用高效散热器,通过应用FLUENT对设计的4种散热器模型进行CFD模拟,综合分析对比模拟结果,确定出cha-30×10为其中性能最优的散热器模型,对性能最优的模型进行二次优化,综合判定最优方案为160°折角散热器,并得到了散热器最高温度、最大热阻、压降和冷却液入口流量的关系。仿真结果表明:在入口质量流量为0.1kg/s 的工况下,cha-30×h0(160°)散热器最高温度比shun-20×10降低3K、最大热阻减小7.8%。
关键词:散热器;绝缘栅双极型晶体管(IGBT);数值模拟;性能系数
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发布时间:2024-12-12
氨基酸类保护剂的冻结特性及抑制冰晶机理研究
李鑫, 胥义
2020, 41(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.06.159
摘要:本文借助差式扫描量热法(DSC)研究了降温速率(5、10、20、50、100 ℃ /min)和溶液浓度(0.5、1、2、3、4 mol/L)对L-赖氨酸、L-脯氨酸、甘氨酸和L-丝氨酸等典型氨基酸类保护剂热物性参数的影响。研究结果表明:溶液浓度对低温保护剂溶液热物性参数的影响比降温速率的影响更加显著;在低溶液浓度(0.5mol/L和1mol/L)条件下,L-脯氨酸的未冻水含量高于其它3种氨基酸,表明在低浓度溶液中,L-脯氨酸的结合水能力更强,在高溶液浓度(2mol/L 和3mol/L)条件下,L-赖氨酸的未冻水含量高于其它3种氨基酸,因为在相同浓度溶液中,L-赖氨酸官能团浓度高于其它3种氨基酸,且其分子链较长,官能团自键合概率低,对冰晶抑制效果更强,表现出更高的未冻水含量。
关键词:热物性参数;差示扫描量热法;氨基酸类保护剂;抑制冰晶;未冻水含量
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发布时间:2024-12-12
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