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1、第7卷 第4期 制冷与空调2007年8月REFRIGERATIONANDAIR-CONDITIONING15218冰浆流动及传热特性研究进展X李 新 侯 予 张兴群(西安交通大学)摘 要 通过综述近年冰浆流动特性方面的研究,介绍不同的冰浆模型,并讨论冰浆在管内流动的压降及流型。然后从冰浆导热系数开始,综述冰浆的传热特性,讨论不同表面换热系数和相应的Nusselt数,为研究冰浆的流动和传热特性提供借鉴。关键词 冰浆 非牛顿流体模型 流动 传热StudyadvanceofflowbehaviorandheattransferperformanceoficeslurryLiX
2、inHouYuZhangXingqun(Xi’anJiaotongUniversity)ABSTRACTReviewsrecentstudiesonflowbehavior,presentsdifferentmodelswhichareap2plied,discussespressuredropandflowpatterns,describesthemodelsofthermalconductivitytoreviewheattransferpropertiesanddiscussesdifferentmodelsofheattransfercoefficientsandit
3、sdimensionlessNusseltcounterpart.Itcanbeusedforreferencetostudytheflowbehaviorandheattransferperformanceoficeslurry.KEYWORDSiceslurry;non2Newtonianmodels;flow;heattransfer 以冰浆作为介质的蓄冷空调不仅具有普通蓄[1]量较高时,冰浆则表现出非牛顿流体特性。Ayel能空调的优点,而且由于其具有较大的溶解潜热可认为,冰的质量含量为6%～15%时,冰浆由牛顿以使供冷管道尺寸大为缩小,从而节约材料和节省流体转向非牛
4、顿流体。对牛顿流体均匀悬浮液,通建筑空间,尤其在区域供冷方面具有广阔的前景。过修正牛顿内摩擦定律可表示为:目前制取冰浆的方法主要有:通过间接换热法如收duτ=ηeff(1)获制冰、液态水制冰、过冷却水制冰等;通过直接换dy[2]热法如直接接触制冰、水制冷制取冰浆。其中机械式中ηeff为有效黏度。Thomas提出有效黏性系刮板、过冷水及直接接触式制冰技术较为成熟。冰数表达式为:2浆流动和传热特性的研究是研究冰浆的基础,是实ηeff=ηl(1+2.5c+10.05c+0.00273exp(16.6c))际工程应用中必要的基础数据。冰浆在传热中伴(2)随有相变,使得冰浆中冰晶与流体
5、换热现象不同于式中c为含冰量,ηl为液相的黏度。式(2)是最常普通的颗粒与流体间的换热。目前对冰浆的流动用的计算悬浮液有效黏度的公式,它不仅考虑到固及传热特性在工程上推广应用所做的研究较少。相浓度,同时也包括了固相颗粒之间的互相作用1 冰浆流动特性力,其适用范围广:c可以达到0.625,颗粒直径为1.1 冰浆理论模型0.099～435μm。然而Thomas等式也并不准确,[3]通常认为冰浆就是水与冰晶的两相混合物,冰Hansen指出当c>15%时计算的有效黏度比实晶悬浮在水溶液中。大量的文献表明,当水溶液中际的要高。当冰晶含量较高时,冰浆则表现出非牛冰晶的含量低时冰浆可认为是
6、牛顿流体;当冰晶含顿流体特性,不同的理论模型可用来描述冰浆的非X收稿日期:2006205224 通讯作者:李新,Email:xli.job@gmail.com©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net 制 冷 与 空 调 第·16·7卷 4牛顿流体特性,可用于冰浆的非牛顿流体模型64HeHeBingham:f=1+-37(11)有[224]:Re6Re3fR
7、e(2-n)ndundunuDρ1Ostwald2deWale:τ=k,>0(3)Powerlaw:f=Kndydy8n-11+3n4n式中:k与温度有关,n是冰浆的非牛顿指数。(12)duBingham:τ=τ0+ηdy(4)式中n由实验确定。0.54du0.564Ca(2fCa)CaCasson:τ0.5=τ0.5(5)Casson:f=1-++370+dyRe6Re721fRedun(13)Herschel2Buckley:τ=τ0+k(6)dyD2ρτ0式中Ca为casson数,Ca=;τ0为屈
