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` ` 温度增量对冰水固流转化速率影响的实验研究 王永岩 吴洋 范夕燕 王楠 （青岛科技大学机电工程学院266061 山东青岛） 摘 要： 通过RPH-80 型可程序恒温恒湿试验箱研究了温度增量对圆柱体冰块融化速率的影响，研究结果表 明：在试验箱的温度区间0 ℃到50 ℃内，随着温度增量的增大，圆柱体冰块的融化速率逐渐加快。通过数据 分析，得出了圆柱体冰块的温度增量与融化时间、融化速率都呈多项式函数规律变化，并选取温度增量为20 ℃ 的冰块融化过程进行ANSYS 数值仿真验证，得出圆柱体冰块棱边部分最先开始融化，随着时间的增长，冰 块的侧面比上表面开始融化的时间早，这亦与实际的融化状况相符。 关键词： 固流转化；温度增量；冰块；融化速率 中图分类号：O351.1 文献标识码：A S 2πrH ,其中， 为圆柱体上下表面半径， 为 1 引 言 3 r H 材料固流转化是指材料在外界环境因素作用下 圆柱体高度。在此我们假设圆柱体长径比很大，即 [1-4] 。材料固流转化亦与日 由固体到流体的转变过程 H r ，则S + ,因此圆柱体上下表面吸 S S 3 1 2 [5-6] 常生活息息相关，如巧克力、乳酪等食品的保存 ， 热量可忽略不计，则可将问题简化为热量均匀由径 [7] [8] 冬季道路的除冰 ，金属等的冶炼 。从上述问题分 向导入问题。 析，我们可以看出研究材料固流转化有重要的理论 假设r 为圆柱体在某一时刻的半径，则在此时刻 意义和应用价值。 圆柱体冰块换热表面积为S 2πrH ，设圆柱体在 冰水固流转化是自然界中最为常见的一种固流 dτ秒内融化厚度为 dr，则d 秒内圆柱体冰块融化τ 转化现象，青岛科技大学的耿晓辉研究了湿度、温 质量为 π ρ ，单位为 kg，可以得到融化 dm 2 rHdr 度对冰水固转化影响的实验研究与数值模拟[10]，青 岛科技大学的杜希鹏研究了酸碱度对冰块融化速率 dr 厚度冰所需的融化热量为dQ 2πrHdrρβ ，其中 影响的实验研究[11],其中温度是影响冰水固流转化 β 为熔化热，表征单位质量在熔点0℃时，从固态变 重要因素之一，本文通过圆柱体冰块融化实验研究 -1 成液态所吸收的热量，单位为J.kg 。冰的融化吸热 温度增量对冰块融化速率的影响规律。 率为吸热量与时间的比值，即 2 圆柱体冰块融化过程中的量化 • dQ