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방법 논문

얼음 생성과 소금물의 차가운 목욕을 소개 물의 열 및 물질 전달 현상

14.4K 조회수

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DOI:

10.3791/55014

⸱

2017년 3월 13일

 , 

이 논문에서

요약

여기서는 물 온도 범위 웰 아래 물의 빙점에서, 2 냉매로서, 염수 차가운 욕에 도입되면 얼음의 발생을 입증하는 프로토콜을 제시한다. 이는 산업 얼음을 제조하는 다른 방법으로 사용될 수있다.

초록

우리는 과냉 염수 환경에서의 열 및 물질 전달 및 동결 현상을 연구하기위한 방법을 보여준다. 본 실험에서는 물이 저온 염수 욕조에 도입 될 때 적절한 조건 하에서 아이스크림을 제조 할 수 있음을 보여 주었다. 염수 및 물의 혼합을 갖는 이외에, 얼음 형태를 만들기 위해, 열 전달 속도는 물질 전달의 우회한다. 물이 염수 표면에 작은 물방울의 형태로 도입 될 때, 열 및 물질 전달의 모드는 확산이다. 부력은 아래 염수와 혼합 물을 정지하지만, 얼음이 두껍게 성장, 그것은 결과적으로 성장하기 어려운 제빙 열전달 속도를 감속한다. 물 흐름의 형태 식염수 안에 도입 될 때, 여러 가지 요인을 형성 할 수있는 정도에 영향을 얼음 발견된다. 열 및 물질 전달의 추진력 브라인 온도 및 농도는 각각 물에 얼음 전환에 영향을 미칠 수 rati영형; 낮은 목욕 온도와 염수 농도를 형성하기 위해 더 많은 얼음 바랍니다. 직접 열 및 물질 전달 계수 모두에 영향을 미칠 수있는 유동 레올 역시 중요한 요소이다. 또한, 유동 레올 벌크 유체 흐름의 접촉 면적을 변화시킨다.

서론

아이스 슬러리 널리 산업에 사용되며, 특히 하나의 성공적인 응용은 얼음 피깅 기술 1, 2이다. 종래의 거품 고체 돼지에 비해 얼음 돼지 때문에 액상의 윤활 효과 및 결정이 3, 4, 5를 녹여 얼음의 일부로서 그 응고점의 높이의 장거리 복잡한 토폴로지를 통해 여행 할 . 돼지가 걸리면하더라도 번 단순히 용융 후 세정 처리를 재개 아이스 슬러리를 기다릴 수있다. 파이프 청소의이 방법은 저렴하고 사용하기 쉽습니다.

얼음 분획 얼음 돼지의 성능에 중요한 역할을한다. 얼음 분율을 측정하기 위해 하나의 얼음 슬러리 충분히 6 두꺼우면 결정하는 cafetière (프렌치 프레스)를 사용하여,"아이스 피깅을 행하는 경우> 7. 높은 cafetière 얼음 분획 통상 80 %가 요구된다. 온라인 얼음 분획 검출의 최근 연구는 모두 전자 초음파가 작업 8,

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프로토콜

주의 :이 실험에서 사용 된 두 독성 화학 메탄올 및 에틸렌 글리콜이있다. 메탄올은 포름산 또는 포름산 염 후 포름 알데히드를 발생하는 인체에서 대사 될 수있다. 이 물질은 중추 신경계에 독성이며 사망의 원인이 될 수 있습니다. 에틸렌 글리콜이어서 옥살산으로 설정할 수 산, 글리콜을 산화 할 수있다. 이 신부전 및 사망을 일으킬 수 있습니다. 이러한 화학 물질을 마시지 마십시오. 사고가 발생하면 즉시 의사에게 문의하십시오.

1. 냉각 장치

주 : 주위 온도가 상온에서 약 때 ° C 정도 -18에서 식염수를 유지하는 것은 매우 어렵다. 이 에틸렌 글리콜 및 염수 저장 탱크 과도한 전력 소비를 방지하고, 최적의 시스템 성능을 보장하기 위해 잘 절연 합리적인 크기가 중요하다. 이는 탱크의 크기는 30 L.를 초과하지 않는 것이 권장

  1. 보조 냉각 유체를 준비
    1. 이차 냉각 탱크, 탱크 A (: 200mm, 높이 400mm × : 350mm 염기)에 에틸렌 글리콜 1 L를 붓는다. 탱크 A. 물의 약 0.6-0.65 L (6백~6백50g)를 추가
    2. 단계를 반복 1.1.1 여러 번 탱크 A (25 L)에 충분한 유체가 될 ....

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결과

도 1은 염수를 통해 주입 된 물에 염수 표면에서 도입 된 물의 효과를 비교한다. 물은 벌크 유체 많이 혼합하지 않았기 때문에 "얼음 캡"시나리오에서 형성된 얼음 고체이다. 두 유체 사이의 온도와 밀도 차이는 물에 부력을 발생하고 혼합에서 방지 할 수 있습니다. 두 유체는 정적 (즉, 열 전달의 질량보다 훨씬 크다; Sc의 ≈ 500 홍보 ≈ 10 르 ≈ 50)이므로 얼음을 쉽게 형성 할 수있다. 이 실험에 약해서 층이나 염 제거율의 형성도있다. 얼음이 두껍게 성장 후에는 낮아 열전도 열전달율을 방해 얼음 형성 속도에 영향을 미칠 것이다. 이 시점에서, 명확하게 소개 "달콤한 물이"더 이상 즉시 고체로 동결 수 없음을 관찰 할 수있다. 또한, 대류없이, 저 화력염수 자체 L 전도성은 저온 방열판 잠열의 수송을 방해. 얼음 형성의 속도는 직접적으로 관련되며 브라인 온도에 매우 민감하다. 예.......

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토론

보조 냉매로서 염수를 사용하여 얼음을 생성하는 프로세스는 열 및 물질 전달의 조합을 포함한다. 열전달이 크면 물 전에 얼음 형성은 벌크 유체와 혼합 할 수있는 기회를 갖는다. 이는 도입 된 물과 무부하 벌크 염수 사이의 상대 이동이있을 때 (즉, 염수 내 주입 물), 흐름은 열전달을 돕고 빠르게 형성 얼음을 촉진하는 것이 확인되었다. 너무 많은 난류 흐름에있을 때, 얼음은 생성 될 수 없다. 이 기술의 가장 큰 한계는 염수의 혼합 및 희석된다. 염수 볼륨 프로세스가 계속 상승 유지할 것이다. 얼음이 방법을 할 때 따라서, 상승 염수 볼륨 및 삭제 염수 염분을 인식하는 것이 중요하다. 또한,이 생성 된 얼음이 회수되지 않은 경우, 용융 것으로 관찰되었다. 염수 모두 열 수 녹는 온도되지 않았을 수 있습니다상기 형성된 얼음과 벌크 유체 사이의 물질 전달. 열 및 물질 전달의 모드는 확산에 의해, 그리고 녹는 속도가 느립니다. 얼음 염수 표면에 떠 있기 때문에, 주위 환경으로부터 추가의 열 유입을 얼음 용해 속도를 .......

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감사의 글

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
DMA 4500 MAnton Paar81546022밀도 측정기
GELATO Chef 2200magimix0036500504R13아이스크림 메이커
280DFREEZE MASTER241-1441파이프 냉동고
M17.5X2BLUE ICE MACHINESGK924슬러시 강아지 기계
HH68KOMEGA140045온도계
OHAUSTS4KW1324스케일
ZFC321WA/BNI225ZANUSSI920672574-00냉동고
EIS 히터 매트릭스Vauxhall214720041열교환기
2500LPHJBAAP-2500펌프
유리 주사기FORTUNA Optima100mL
OAT 농축 냉각수wilkoP30409014에틸렌 글리콜
순수 건조 진공 소금INEOS Enterprise1433324NaCl 소금
메틸화 증류주Barrettine1170메탄올 

참고문헌

  1. Cleaning and separation in conduits. UK patent. , GB2358229, WO0151224 (2001).
  2. Quarini, J. Ice-pigging to reduce and remove fouling and to achieve clean-in-place. Appl. Therm. Eng. 22, 747-753 (2002).
  3. Evans, T. S., Quarini, G. L., Shire, G. S. F. Investigation into the transportation and melting of thick ice slurries in pipes. Int. J. Refrig. 31, 145-151 (2008).....

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