Двусторонняя кристаллизация пленки воды на поверхности гранул льда

• Автор: Гончаров, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 165 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .
ГЛАВА 1. ЕСТЕСТВЕННЫЙ И ИСКУССТВЕННЫЙ ВОДНЫЙ ЛД ПОЛУЧЕНИЕ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

1.1. Физические основы кристаллизации льда

1.1.1. Физикохимические свойства льда.

1.1.2. Фазовый переход первого рода

1.1.3. Физикохимические свойства льда

1.1.4. Механические свойства льда .

1.1.5. Сублимация льда.

1.2. Теоретические основы передачи тепла при льдообразовании

1.2.1. Нестационарная теплопроводность.

1.2.2. Вынужденная конвекция.
1.2.3. Комплексное двустороннее льдообразование
1.2.4. Теория замораживания Р. Планка
1.3. Получение естественного и искусственного льда.
1.3.1. Климатология естественного льда.
1.3.2. Получение льда в бунтах.
1.3.3. Технология производства искусственного льда в льдогенераторах .
1.4. Моделирование и расчет льдообразования
1.4.1. Время намерзания льда
Выводы.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛЬДООБРАЗОВАНИЯ
2.1. Получение льда на носителях
2.1.1. Наслаивание льда на охлажднных гранулах .
2.1.2. Интенсификация процесса льдообразования.
2.1.3. Кинетика процесса гранулирования льда
2.1.4. Толщина плнки воды на гранулах.
2.1.5. Статистическое планирование эксперимента
2.1.6. Образование фракции ледяной затравки в непрерывном
Выводы
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО ЛЬДА
3.1. Моделирование процесса гранулирования льда
3.1.1. Физическое моделирование циркуляционного слоя
3.1.2. Течение суспензии по межсекционным перетокам .
3.1.3. Режим густой суспензии
3.1.4. Работа погружного эрлифта.
3.2. Экспериментальные исследования образования и гранулирования льда
3.2.1. Поле скоростей в трхфазном циркуляционном слое
3.2.2. Выброс частиц из эрлифта в кипящем слое
3.2.3. Зависимость производительности эрлифта по суспензии
от величины расхода газа .
3.2.4. Производительность процесса послойной наморозки
гранул льда .
3.3. Схема экспериментального льдогенератора.
Выводы .
ГЛАВА 4. ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЬДООБРАЗОВАНИЯ
4.1. Обоснование выбора метода производства гранулированного
4.2. Схема организации и проведения экспериментальных исследований .
4.3. Модельные гранулированные среды, использованные
в эксперименте.
4.4. Методы исследований .
Выводы .
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО ЛЬДА
5.1. Льдоводянос охлаждение жидких сред.
5.2. Поддержание изотермических условий в химических реакциях .
5.3. Использование льда в системах кондиционирования воздуха .
5.4. Охлаждение льдом пищевых продуктов при их транспортировки
5.5. Охлаждение нежных и скоропортящихся продуктов
5.6. Технические параметры льдогенератора с кипящим слоем
Выводы
Выводы по диссертации
Литература


Именно этим объясняются разрушительная сила замерзающей воды в замкнутых пустотах и трещинах горных пород, откалывающая подчас многотонные глыбы и дробящая их в дальнейшем на мелкие осколки 2. Все рассмотренные выше процессы происходят с указанными температурами лишь при условии абсолютного давления, равного 1 атм. С увеличением давления температура замерзания воды понижается примерно на ГС через каждые 0 атм. Так, при давлении 0 атм замерзание наступает при температуре минус 4С, а при давлении атм при минус С. Эта зависимость для воды аномальна, так как у других веществ, наоборот, с ростом давления температура замерзания повышается. Подобная аномалия воды важна в природе. При дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти при давлении атм вода замерзает при минус при атмпри 0С, при 0 атмпри , а при 0 атм при С. В последних двух случаях мы уже имеем горячие льды . Остановимся на других аномалиях воды. Теплоемкость воды сама по себе не аномальна, но она в 5 раз выше, чем у других веществ. У всех тел, кроме ртути и жидкой воды, удельная теплоемкость с повышением температуры возрастает. У воды же удельная теплоемкость в интервале температур от 0 до С падает, а затем начинает возрастать. Удельная теплоемкость воды при С условно принята за 1 и служит, таким образом, эталоном меры для других веществ. Как и плотность, удельная теплоемкость воды в зависимости от температуры не однозначна, а двузначна. Например, при и при С она одинакова 0,0 калгК, а теплоемкость льда на интервале от 0 до минус С в среднем 0,5 калгК. Вода весьма реакционно способное вещество. Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением кислорода . Вода способна соединятся с рядом веществ, находящихся при обычных условиях в газообразном состоянии, образуя при этом так называемые гидрады газов. Примерами могут служить соединения Хе6Н, С8Н, С1б6Н, С3НкН, которые выпадают в виде кристаллов при температурах от 0С до С обычно при повышении давления соответствующего газа. Подобные соединения возникают в результате заполнения молекулами газа гостя межмолекулярных полостей, имеющихся в структуре воды хозяина, они называются соединениями включения или клатратами. В этих соединениях между молекулами гостя и хозяина образуются лишь слабые межмолекулярные связи. Поэтому клатраты неустойчивые соединения, которые могут существовать лишь при сравнительно низких температурах . Клатраты используют для разделения углеводородов и благородных газов. В последнее время образование и разрушение клатратов газов пропана и некоторых других успешно применяется для обессоливання воды. Нагнетая в солную воду при повышенном давлении соответствующий газ, получают льдоподобные кристаллы клатратов, а соли остаются в растворе. Похожую на снег массу кристаллов отделяют от маточного раствора и промывают. Затем при некотором повышении температуры или уменьшении давления клатраты разлагаются, образуя пресную воду и исходный газ, который вновь используется для получения клатрата. Высокая экономичность и сравнительно мягкие условия осуществления этого процесса делают его перспективным в качестве промышленного метода опреснения морской воды 1. Согласно классификации Эренфеста, существует два типа фазовых переходов первого и второго рода. Обычные фазовые переходы, подобные кипению, плавлению или возгонке, сопровождаются скачкообразными изменениями внутренней энергии и объема поглощением или выделением скрытого тепла перехода. Поскольку энергия и объем являются первыми производными от свободной энергии по температуре и давлению, то при этих фазовых переходах первые производные свободной энергии являются разрывной функцией. Это послужило основанием назвать такие превращения фазовыми переходами первого рода . Выделение теплоты кристаллизации результат изменения общей внутренней энергии вещества вследствие сокращения движения молекул воды, а освободившаяся при этом энергия выделяется в виде теплоты фазового превращения, обычно называемой теплотой льдообразования 5,2 кДжкг.