项目名称: 微泡诱导与超声强化过冷水分阶段结晶的多尺度耦合机理与控制研究

项目编号: No.U1304521

项目类型: 联合基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 梁坤峰

作者单位: 河南科技大学

项目金额: 30万元

中文摘要: 基于流态化冰浆的动态冰蓄冷系统具有重要的电力移峰填谷作用,以过冷水结晶制取冰浆为研究背景,项目提出一种微泡诱导和超声强化冰晶分阶段成核与生长的结晶模式,针对结晶过程中冰晶成核与生长、流体和超声干预相互关联科学问题,从过冷水、微泡和冰晶所组成的多相、多尺度系统的角度分析过冷水动态结晶模式、多尺度建模与分阶段控制关键问题。采用Euler-Lagrange方法和粒数衡算、微泡动力学理论,建立耦合宏观场特征与微观结晶形为的多尺度模型,探讨微泡特性与超声因素控制过冷水分阶段成核与生长机理;采用高速显微测试和热分析手段,研究微泡诱导一次成核、超声强化二次成核与生长及其对冰晶结构与粒度的影响,通过不同尺度的实验验证,阐明过冷水分阶段结晶的多尺度耦合机理,揭示冰晶分阶段成核与生长的过程控制规律,完善结晶全过程的多目标控制与优化策略。本项研究丰富并完善了结晶理论,为动态冰蓄冷关键技术的突破奠定了理论基础。

中文关键词: 蓄冷材料;结晶;多尺度;粒数衡算;超声微泡

英文摘要: Dynamic-type ice thermal energy storage system based on fluidization ice slurry plays a significant role in electric power peak load shifting, In the research background of supercooled water dynamic ice-making, a new crystallization mode is presented about microbubbles induced with ultrasonic enhanced supercooled water phase nucleation in stages. Some scientific problems of the crystallization process of crystal nucleation and growth, fluid and ultrasonic intervention related have been put forward. A Multiphase, multiscale system is consisted of supercooled water, microbubbles and ice crystals, and three key questions, such as supercooled water dynamic crystallization model, multi-scale modeling and control by stages, have been also analyzed. on this basis, The Euler-Lagrange method and the population balance, microbubble dynamics theory is used, a multi-scale model coupled macroscopic field characteristics and microscopic crystal shape is established, and the mechanism of microbubble and ultrasound factors controlling the water phase nucleation and growth is discussed. By means of high-speed microscopic test and heat analysis, crystal structure and size is researched under the effect of microbubbles induced with ultrasonic enhanced supercooled water phase nucleation in stages. Through the experiment of differen

英文关键词: phase change materials for cool storage;Crystallization;Multi-Scale;Population balance;Ultrasound microbubble

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