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硕士论文-热管式自然冷源蓄冷设备的研究开发与利用，共65页，34103字
摘 要
课题采用完全不同的自然冷源贮备方式，将热管技术的优势与新的结构设计思想有
机结合以便开发无能耗、高效、无值守管理的绿色环保型冬季自然冷源的蓄冷设施。为
自然冷源贮备设施的设计、扩大自然冷源蓄冷效率及应用区域提供理论依据和技术支
持。试验采用自制的一套新型分离式热管制冰系统，分别进行了模拟和中试试验，取得
了很好的效果。本研究的主要工作包括：
（1）试验利用内部放有风扇的冰箱制冷来模拟冬季自然冷风状态，利用自制的一套
新型分离式热管研究了热管蓄冷的可行性。位于冰箱内的部分为热管冷凝段，蓄冰体的
部分为热管蒸发段。冰箱内的冷凝段接收冷量，通过制冷工质的循环，将冷量传递到蒸
发段，从而使水桶内的水凝结成冰。试验凝结的冰柱呈均匀的“U”型，通过连续“U”
型冰柱的形成可以判断：热管内工质已实现汽液单向循环的预期目标。
（2）在试验（1）的基础上，研究了影响自然冷源制冰蓄冷的影响因素。进行了在
不同温度、风速、充液率、表面积比的情况下，冰柱直径随着时间的增长规律等四个试
验。试验表明：温度、风速、充液率、表面积比是影响结冰量的主要影响因素，在本试
验范围内，温度越低，风速越大结冰量越多，最佳充液率为 75%，而最佳冷凝段和蒸发
段表面积比为 3:1。从而为中试试验和大规模建库提供结构和工艺参数。
（3）研究了低纬度地区采用热管式自然冷源制冰蓄冷可行性。试验经 38 d 在平均温
度为–3℃和平均风速 5m/s 完全自然风的条件下，制出冰柱直径达 360mm 的事实证明
了在自然冷源不是十分充足地区冬季蓄冷的可行性，从而间接佐证了高纬度地区完全可
以应用。
（4）研究了制冰蓄冷在果蔬保鲜上的应用效果。与普通机械冷库相比，自然冷源冷
库中芹菜的保鲜期延长了 37 d，失重率和色泽的变化明显减缓；而贮藏草莓 21 d 时，果
体颜色依旧鲜红艳丽，花萼保持原有的绿色和新鲜度，果体表面没有皱缩，失重率、腐
烂率、糖度、Vc、色泽的变化均较缓慢。从而说明自然冷源冷库由于能够较好地保持低
温高湿环境，为果蔬的保鲜提供了有效的保障。
（5）通过记录试验用冷库贮藏期间二种冷库内温湿度变化，对库的性能进行分析。
结果表明：与普通机械库相比，自然冷源冷库内的温度变化稳定保持在 1℃左右；同时
在库内温度基本一致的情况下，普通机械冷库相对湿度为 72%，自然冷源冷库相对湿度
则保持在 88%左右。说明自然冷源冷库提供的低温高湿环境可以很好的应用于果蔬贮藏
保鲜，真正实现“绿色冷藏”。
关键词：自然冷源、分离式热管、蓄冰、节能
目录
摘 要........I
英文摘要......Ⅲ
第一章 前言...... 1
1.1 本课题的研究背景....... 1
1.1.1 我国果蔬贮藏存在的问题.... 1
1.1.2 利用自然冷源的优势...... 1
1.2 国内外研究利用自然冷源的现状与存在问题.... 2
1.2.1 国内研究现状...... 2
1.2.2 国外研究现状...... 3
1.3 本课题研究的目的和意义....... 3
1.4 本课题研究的主要内容..... 4
第二章 热管理论基础........ 5
2.1 热管简介...... 5
2.1.1 热管的发明..... 5
2.1.2 热管组成与工作原理...... 6
2.1.3 热管的基本特性........ 7
2.1.4 热管的分类..... 8
2.1.5 热管技术及特点...... 10
2.2 分离式热管..... 12
2.2.1 分离式热管的工作原理...... 12
2.2.2 分离式热管的特性........ 12
2.3 制冷工质.... 13
2.3.1 对制冷剂的要求...... 13
2.3.2 氟利昂 22（CHF2CI）....... 14
2.4 本章小结.... 14
第三章 模拟自然冷源制冰蓄冷的试验研究..... 15
3.1 热管组的设计....... 15

3.1.1 热管的加工........ 15
3.1.2 热管的清洗........ 15
3.1.3 热管的检漏........ 16
3.1.4 抽真空和充液.... 16
3.2 影响热管结冰因素的研究..... 16
3.2.1 试验原理...... 16
3.2.2 试验装置与方法...... 17
3.3 模拟试验结果分析..... 19
3.3.1 热管组制冰蓄冷的可行性及制冰效果..... 19
3.3.2 温度对结冰直径的影响...... 19
3.3.3 风速对结冰直径的影响...... 20
3.3.4 充液率对结冰直径的影响....... 21
3.3.5 表面积比对结冰直径的影响.... 21
3.3.6 热管结冰速率的变化.... 22
3.4 本章小结.... 23
第四章 自然冷源制冰蓄冷的中试研究....... 24
4.1 试验装置.... 24
4.2 试验方法.... 25
4.3 中试试验结果分析...... 25
4.3.1 分离式热管制冰效果.... 25
4.3.2 经验公式的提出...... 26
4.3.3 公式的验证........ 28
4.3.4 各部分温度变化分析.... 28
4.4 本章小结.... 29
第五章 自然冷源在芹菜和草莓贮藏保鲜上的应用..... 30
5.1 芹菜贮藏保鲜试验...... 30
5.1.1 试验材料和方法...... 30
5.1.2 芹菜贮藏保鲜效果分析...... 31
5.2 草莓贮藏保鲜试验..... 33

5.2.1 试验材料和方法...... 33
5.2.2 草莓贮藏保鲜效果分析...... 34
5.3 本章小结.... 38
第六章 自然冷源库的技术指标和经济指标..... 39
6.1 技术指标分析....... 39
6.1.1 技术特点...... 39
6.1.2 性能指标...... 39
6.2 经济指标分析....... 41
6.3 本章小结.... 42
第七章 总结及研究进展........ 43
7.1 总结...... 43
7.2 研究进展.... 43
参考文献..... 45
致谢....... 50