机械刮削式制备氯化钠溶液二元冰浆的实验研究

陈二雄; 陈永珍; 林文野; 王佳颖; 鲁威; 秦坤; 宋文吉; 冯自平; 孙钢; 葛长伟

doi:10.12465/issn.0253-4339.20260114001

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机械刮削式制备氯化钠溶液二元冰浆的实验研究

XXXX | 更新时间：2026-07-08

- 机械刮削式制备氯化钠溶液二元冰浆的实验研究
- Experimental Study on the Preparation of Binary Ice Crystals of Sodium Chloride Solution by Mechanical Scraping Method
- 制冷学报 2026年页码：1-10
- 作者机构：
  
  1.中国科学院广州能源研究所广州 510640
  2. 国网浙江省电力有限公司营销服务中心杭州 311121
  3. 冰轮环境技术股份有限公司烟台 264002
- 作者简介：
  
  宋文吉，男，研究员，博士生导师，中国科学院广州能源研究所，13760621475，E-mail：songwj@ms.giec.ac.cn。研究方向：大规模储能及控制技术研究。
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20260114001
  中图分类号： TB657.5;TK02
- 修回：2026-02-09，
  
  录用：2026-03-12，
  
  网络首发：2026-07-07，
- 稿件说明：
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陈二雄，陈永珍，林文野，等. 机械刮削式制备氯化钠溶液二元冰浆的实验研究［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-10.

Chen Erxiong，Chen Yongzhen，Lin Wenye，et al. Experimental Study on the Preparation of Binary Ice Crystals of Sodium Chloride Solution by Mechanical Scraping Method［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-10.
陈二雄，陈永珍，林文野，等. 机械刮削式制备氯化钠溶液二元冰浆的实验研究［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-10. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260114001.

Chen Erxiong，Chen Yongzhen，Lin Wenye，et al. Experimental Study on the Preparation of Binary Ice Crystals of Sodium Chloride Solution by Mechanical Scraping Method［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-10. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260114001.

摘要

为探究机械刮削式制冰系统中氯化钠溶液的制冰特性，本文以不同盐度的氯化钠溶液为研究对象，通过分析冰晶/冰浆物理特征、降温相变温度变化规律，系统研究了盐度对制冰系统动态性能的影响。结果表明：随着含盐量增加，冰晶微观形貌由片状逐步转变为颗粒状，粒径持续减小，冰水混合物的分离难度相应增大；溶液冰点随盐度升高而降低，且存在明显的过冷相变现象。当氯化钠溶液质量分数为3%、5%和6.5%时，溶液温度分别降至约-2、-4.3、-5.3 ℃后，会因液态水凝固释放相变潜热而突然升至-1.4、-3.6、-4.7 ℃，达到峰值后再次下降。基于实验数据拟合得到了氯化钠溶液冰点经验公式，该公式可准确反映溶液过冷态相变特性。本研究成果可为机械刮削式制冰技术的蒸发器优化设计、系统运行控制策略制定提供了重要理论依据与实践指导。

Abstract

Sodium chloride solutions with different salinities were used to investigate the ice-making characteristics of sodium chloride in a mechanical scraping-type ice-making system. The influences of salinity on the dynamic performance of the ice-making system were systematically studied by analyzing the physical characteristics of ice crystals/ice slurry and the temperature variation law during the cooling phase transition. The results show that the microscopic morphology of ice crystals gradually transforms from flaky to granular as a function of salt content， the particle size continuously decreases， the separation difficulty of the ice-water mixture increases， the freezing point of solution decreases as a function of salinity， and there is an obvious supercooling phase-transition phenomenon. When the mass fractions of the sodium chloride solution are 3%， 5%， and 6.5%， the solution temperatures decrease to approximately -2 ℃， -4.3 ℃， and， -5.3 ℃ respectively， then suddenly increase to -1.4 ℃， -3.6 ℃， and -4.7 ℃ because of the release of phase-change latent heat during the solidification of liquid water， and decrease again after reaching the peak. An empirical formula for the freezing point of the NaCl solution was fitted based on the experimental data， which accurately reflected the phase-transition characteristics of the solution at the supercooling state. The results provide an important theoretical basis and practical guidance for the optimal design of evaporators and the formulation of system operation control strategies for mechanical scraping-type ice-making technology.

关键词

Keywords

references

Li Hongyang ， Hu Chengzhi ， He Yichuan ， et al . Emerging surface strategies for porous materials-based phase change composites ［J］. Matter ， 2022 ， 5 （ 10 ）： 3225 - 3259 .

Yang Lizhong ， Villalobos U ， Akhmetov B ， et al . A comprehensive review on sub-zero temperature cold thermal energy storage materials， technologies， and applications： state of the art and recent developments ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 288 ： 116555 .

Egolf P W ， Kauffeld M . From physical properties of ice slurries to industrial ice slurry applications ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2005 ， 28 （ 1 ）： 4 - 12 .

Kousksou T ， Jamil A ， El Rhafiki T ， et al . Prediction of the heat transfer coefficient for ice slurry flows in a horizontal pipe ［J］. Energy Conversion and Management ， 2010 ， 51 （ 6 ）： 1311 - 1318 .

Oró E ， de Gracia A ， Castell A ， et al . Review on phase change materials （PCMs） for cold thermal energy storage applications ［J］. Applied Energy ， 2012 ， 99 ： 513 - 533 .

Cai Lingling ， Mi Sha ， Luo Chun . Study on enhanced heat transfer of a phase change material slurry in transverse corrugated tubes ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2023 ， 226 ： 120293 .

唐燕娟 . 刮削法制冰浆技术［J］. 化学工程与装备， 2023 （ 10 ）： 172 - 174 .

Tang Yanjuan . Scraping ice slurry technology ［J］. Chemical Engineering & Equipment ， 2023 （ 10 ）： 172 - 174 .

Morimoto T ， Komiya Y ， Ishigaki T ， et al . Experimental investigation of the effects of solute concentration on flow patterns and rheological properties of ice slurry ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2026 ， 181 ： 23 - 32 .

Kumano H ， Morimoto T ， Tanaka K ， et al . Effects of solutes and additives on ice growth prevention in ice slurry production ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2024 ， 168 ： 389 - 398 .

饶志明，刘圣春，孙志利，等 . 刮片式制冰蓄冷性能的实验研究［J］. 低温与超导， 2012 ， 40 （ 7 ）： 49 - 53 .

Rao Zhiming ， Liu Shengchun ， Sun Zhili ， et al . Experimental study on ice storage system performance with scraper type ［J］. Cryogenics & Superconductivity ， 2012 ， 40 （ 7 ）： 49 - 53 .

饶志明 . 刮片式冰浆制取系统的分析与实验研究［D］. 天津：天津商业大学， 2013 .

Rao Zhiming . The analysis and experiment on ice slurry generation based on scraper type ［D］. Tianjin ： Tianjin University of Commerce ， 2013 .

庄焜煜，刘曦，姚威，等 . 基于模块化过冷解除的冰浆制取系统实验研究［J］. 制冷学报， 2020 ， 41 （ 2 ）： 56 - 62 .

Zhuang Kunyu ， Liu Xi ， Yao Wei ， et al . Experimental study on ice slurry system based on modular super-cooling releasing device ［J］. Journal of Refrigeration ， 2020 ， 41 （ 2 ）： 56 - 62 .

PAUL J . Binary ice-technologies for the production of pumpable ice-slurries ［C］// Proceedings of the International Institute of Refrigeration ， 1993 .

宋文吉，冯自平，肖睿 . 冰浆技术及其应用进展［J］. 新能源进展， 2019 ， 7 （ 2 ）： 129 - 141 .

Song Wenji ， Feng Ziping ， Xiao Rui . Progress of ice slurry technology and its prosperity applications ［J］. Advances in New and Renewable Energy ， 2019 ， 7 （ 2 ）： 129 - 141 .

Lide . CRC handbook of chemistry and physics， 2003-2004 ［M］. Florida ： CRC Press ， 2003 .

University of Guelph . Theoretical aspects of the freezing process ［M］. Guelph ： University of Guelph ， 2000 .

Wijeysundera N E ， Hawlader M N A ， Andy C W B ， et al . Ice-slurry production using direct contact heat transfer ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2004 ， 27 （ 5 ）： 511 - 519 .

Liu Shengchun ， Hao Ling ， Rao Zhiming ， et al . Experimental study on crystallization process and prediction for the latent heat of ice slurry generation based sodium chloride solution ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 185 ： 1948 - 1953 .

Zhou Zhijie ， Zhang Guanhua ， Lu Wei ， et al . Review on high ice packing factor （IPF） ice slurry： fabrication， characterization， flow characteristics and applications ［J］. Journal of Energy Storage ， 2024 ， 81 ： 110378 .

Kleinhans F W ， Mazur P . Comparison of actual vs . synthesized ternary phase diagrams for solutes of cryobiological interest ［J］. Cryobiology ， 2007 ， 54 （ 2 ）： 212 - 222 .

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