降壓對過冷水及水溶液結冰現(xiàn)象影響的研究.pdf

1、真空冷凍干燥技術，由于本身存在的獨特優(yōu)點使其在制藥工業(yè)、食品工業(yè)、化學工程等領域得到廣泛應用?？刂苾龈蛇^程預凍階段的過冷度對冷凍干燥制品品質的均一性以及后期升華干燥速率有著重要影響。目前，降壓誘發(fā)過冷溶液成核作為一種過冷度控制技術，其基礎研究缺乏。針對這一現(xiàn)狀，本文開展了降壓誘發(fā)過冷水及水溶液成核的理論分析與實驗研究，主要進行了以下工作：
　　1）采用 COMSOL軟件建立小瓶內過冷水降壓冷卻過程的物理模型，并進行了數值模擬，研究

2、在不同預冷溫度、降壓速率、終壓及終壓持續(xù)時間下水體平均溫度及溫度分布隨時間的變化。計算發(fā)現(xiàn)：在5~20kPa/s范圍內降壓速率對水體溫度影響不大；在100~400Pa范圍內終壓越低水體平均溫度及最低溫度越低；在水體預冷-5~-7℃、終壓100~400Pa范圍內，隨著壓力的下降，過冷度越低，水體平均溫度及最低溫度下降越快；在終壓持續(xù)200~400s范圍內，終壓持續(xù)時間越長水體平均溫度及最低溫度越低。
　　2）建立了過冷降壓實驗裝置，

3、實驗研究了常壓下小瓶內過冷水的結冰現(xiàn)象，在此基礎上考察了不同降壓速率、終壓對小瓶內過冷水結冰現(xiàn)象的影響。實驗發(fā)現(xiàn)：過快的降壓（≥40kPa/s）可能會導致噴瓶現(xiàn)象；在5～17.5kPa/s范圍內降壓速率對樣品成核影溫度影響不大；較低的終壓可以使樣品在較高的平均溫度下解除過冷。實驗觀察到的降壓速率和終壓對過冷水結冰的影響與理論預測較為一致。
　　3）實驗初步研究了降壓速率、終壓對小瓶內蔗糖溶液結冰現(xiàn)象的影響。在溶液過冷至-4℃、降壓