超声波作用下液—固相变过程的研究

发布时间：2020-06-21 08:44

【摘要】：水是地球上最丰富又最缺乏的物质。地球总水量非常丰富,14.1亿立方公里,但其中只有2%是淡水。天然的淡水十分有限,但地球上存在的最丰富的物质又恰恰是水。地球表面总水量的97.3%为海水,海水的淡化是解决水资源问题的必经之路。近几十年自然科学领域中科学技术发展的一个重要趋势就是朝着微观化迈进,但目前的研究尚且不够深入。以冻结法为代表的新型海水淡化技术体现出来越来越多的优点,但该技术的高效利用仍是一个难点,超声波辅助结晶技术得到了越来越多的关注。本文通过对超声波作用下液固相变过程及规律进行研究,探究更高效的制冰以及冷冻脱盐方法,对于实际工程应用有着十分重要的科学意义和价值。笔者首先对选题的背景以及研究价值进行了阐述,介绍了超声波辅助相变过程的研究进展。随后利用流场分析软件Fluent分别对液滴冻结过程以及融化过程进行了数值模拟,并对超声波作用下含氯化钠冰溶液冻结/融化进行实验分析,得到了相关的结论。具体研究工作包括:(1)从理论角度分析超声波作用下的液固相变问题,建立了液滴冻结/冰体融化数学模型,对相变过程进行模拟分析,得到了不同超声波功率及频率条件下液固相变过程中不同时刻的温度分布图、液相区域变化图等,揭示了不同超声波作用参数对液-固相变的作用规律。(2)搭建了超声冰体冻结/融化显微观测实验台,对超声作用下液滴冻结及冰体融化过程中冰体表面及状态变化进行了实验研究。(3)通过实验分析研究不同氯化钠含量冰体的融化以及母液盐浓度的变化规律,得到了超声波参数(超声波功率、强度及频率)对冰体融化及脱盐的影响。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P747
【图文】：

图 2-2 R=0.01m 的计算网格Figure 2-2 Computing grid of R=0.01m算参数设置入 FLUENT15.0 中，选择 3D、基于压力的非稳

(c) 冻结时间 1500s-3 超声波强度为 200W/3∈币旱蔚奈露确植約tribution of droplet temperature at 200W/3

本文编号：2723825