降低真空制冰系统真空度的理论研究

　　1 冰浆及制备系统介绍

　　冰浆是指水溶液和冰晶粒子的悬浊液混合物，呈泥浆状，通常是由直径为 50 ～ 100μm 的冰晶颗粒与水构成的混合物。

　　冰浆的优点众多，所以冰浆的用途愈来愈广泛。例如冰浆可以用于蓄冷空调、工业生产、食品的加工保存、换热器和管道的内部清洗、手术医疗和扑灭火灾等领域。

　　冰浆具有众多的优点，在日常生产生活当中应用非常广泛。所以加强对冰浆制备设备及生产工艺的研究有重要的现实意义。鉴于全世界当前的能源环境状况，选取合适的冰浆制备方法，并提高冰浆的生产效率与能效比也势在必行。

　　当前，制备冰浆的方法和方式主要有过冷水式动态制冰、刮削式制冰、下降液膜式制冰、直接接触式制冰、流化床式制冰等[1 -9]。但上述冰浆制备方式都存在不少的缺点，主要是由于制冰过程的特殊性，需要设计相应的蒸发器。

　　真空制冰具有其他传统制冰方式无可比拟的优点，相对于其他传统的制冰方式，真空冰浆制备法优势主要有[10]: 不需要采用氟利昂( CFC 或HCFC) 类制冷剂; 单位质量的水在真空下闪发量与结冰量之比约为 1: 7. 5，相对闪发量较小; 真空冰浆制备方式的换热效率高; 设备较少，没有复杂的结构。

　　本文主要研究在水溶液中加入中介物质，改变水溶液真空蒸发降温特性，以此降低对真空制冰系统运行真空度的要求。该研究有助于降低真空泵的负荷，提高系统整体效率，降低对真空室的承压要求，改善系统的运行性能，提高真空制冰系统的实用性，为真空制冰系统进入实际生产生活奠定基础; 另外，对能源的可持续发展和环境保护也有着重要的现实意义。

　　2 真空制冰系统存在的问题

　　目前，真空冰浆制冰系统对真空度的要求较高。根据水的性质，水的三相点压力为 611Pa，要想使水大量蒸发，必需使真空室内的运行压力低于水的三相点压力。过高的真空度加大了对真空罐承压能力的要求，也增加了真空泵的负荷，对真空冰浆制备系统的能源效率不利[10]。

　　3 改进方法

　　针对上面提出的问题，本文采用在真空冰浆制冰系统中加入中介物质的方法来解决。通过中介物质作为能量转移的媒介，提高系统的闪蒸效率，降低对系统运行真空度的要求[10]。

　　3. 1 中介物质的特性要求

　　作为冰浆制备的中介物质，在水中的溶解性要好。为了提高能量的转移效率，要求中介物质有较大的溶解潜热，中介物质溶于水后，水温上升幅度较大，可以采用低品位的冷源来冷却中介物质溶液，转移走部分热量。另外，在相同压力下，中介物质的汽化温度要低于水，在低真空压力下，中介物质会先于水发生闪发[10]。根据以上的物性要求，符合该要求的物质种类众多，我们把他们看作理想物质，取其共性进行研究。