近日，中國科學院廣州能源研究所儲能技術研究室馮自平研究員團隊在中科院先導專項課題等支持下，在過冷解除過程中冰晶演化研究方面取得進展。相關成果以 Investigation on the evolution of ice particles and ice slurry flow characteristics during subcooling release 為題發表于傳熱傳質領域國際學術期刊International Journal of Heat and Mass Transfer。
冰漿（ice slurry）是一種由冰晶和水或水溶液組成的二元溶液，具有良好的換熱特性和獨特的流動特性，在冷能儲存和運輸方面具有顯著優勢。可控過冷相變技術是實現高效快速連續制冰漿的關鍵，本研究創新地采用數值模擬的方式研究過冷驅動下冰漿中冰晶粒徑的演化規律。儲能技術研究室基于該研究搭建的過冷式冰漿實驗平臺，能夠實現高效連續制取冰漿。
研究基于計算流體力學，將數群平衡模型（Population Balance Model, PBM）與Euler-Euler兩相流模型耦合，探究了過冷水冰漿在水平直管中的冰粒演化及流動特性。重點研究了由過冷解除導致的冰晶生長，同時還考慮了冰晶的團聚和破碎行為對其粒徑的影響。研究發現，相較于團聚和破碎行為，過冷驅動下的冰晶生長作用對其粒徑演化最為明顯。與此同時，過冷水由過冷態到相平衡態的溫度變化與冰粒直徑變化規律相符。
本研究成果作為可控過冷相變技術中的重要一環，有望為冰漿制備過程中的促晶器設計、冰堵預防等技術問題提供解決方案。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001793102300162X
CFD-PBM模型耦合過程
水平直管內軸向冰晶粒徑的演化
附件下載：