关键词:过冷水; 结冰发生;影响因素;制冰方法;防止结冰中图分类号:TK511 文献标 结冰的过程是这样的:首先水的温度降到0以下,成为过冷水,当过冷水中出现尺寸大于临界尺寸的冰核时,结冰过程 开始,冰核的过冷水中长大,最终成为宏观意义上的冰。一定过冷度的 过冷水是否发生结冰受到许多因素的影响,其中可能包括水的流动状 态,结冰基体表面几何特性、物理特性、表面面积以及外加的作用力 等等。研究这些因素对过冷水发生结冰的影响,有助于提出防止结冰 发生的新思路,从而推动解决寒冷地带输水、过冷水制冰等工业应用 中水的结冰问题,尤其能够推动解决太阳能热水系统中的防冻问题, 这将极大地推动太阳能热水系统的应用。 研究者们曾对结冰基体表 面粗糙度、结冰基体表面面积、水的体积以及流动等因素对结冰发生 的影响进行了研究。 Wakomoto 表面的Ra 值达到200μ 时,过冷水更容易发生结冰。 稻叶英男又比较了不同面积的同种表面上以一定 速度冷却的水所能达到的最大过冷度,实验中表面面积最大相差2 实验结果表明,表面面积对最大过冷度影响不大。稻叶英男还研究了盛在玻璃试管中的水在一定的冷却速度下所能达到的最大过冷度,得 到最大过冷度Δ tm 水的体积V 之间的关系如下: tm=13.4-1.48ln作者 曾经详细研究了管内流动对结冰发生 的影响,并对 A.P.S.Arora,六串俊巳,冈田孝夫,稻叶英男的研究结果进行了分析, 认为在通常的流动状态下,管内流动对结冰的发生没有影响。 夫研究了复杂流动以及对结冰基体表面的按压、摩擦等作用对于结冰发生的影响,认为施加的外力能够使固体表面水分子的距离更加靠近, 从而使可自发长大冰核的形成更加容易造成的。 Wakomoto 为结冰基体的表面粗糙度的增大能够促进过冷水发生结冰,但是稻 叶英男的实验结果表明表面粗糙度的变化对过冷水发生结冰影响不 大。稻叶英男对结冰基体表面面积的影响的研究中,面积变化范围太 小,尚不足以说明问题。斋滕彬夫对复杂流动以及对结 研究了结冰基 体表面粗糙度对过 冷水发生结冰的影响。他用过氧化氢蚀刻铜表面 来减少表面的粗糙度,表面Ra 值最小达到0.1μ m,实验结果表明,表 面上的过冷水在连续冷却情部下能够达到的最大过冷度随着蚀刻次 数的增多而增大。因而Wakomoto 认为结冰基体表面粗糙度的增大能 够促进过冷水发生结冰。稻叶