随着世界各国能源形势愈发严峻,以冰浆为热量传输媒介的冰蓄冷空调得到了快速发展。以往的液-液冰浆制取方式功耗大,制冰效率低,不能大规模的应用在工程领域。传统相变蓄冷材料在蓄冰过程中也存在过冷度较大、换热效率低等缺点。为了解决上述问题,实验采用气-液直接接触式系统制取冰浆,在精简系统结构的同时避免了环境污染,且能够在换热时产生更大的热扰动,提高能效。纳米流体作为新型相变蓄冷材料,能够有效抑制蓄冰溶液过冷度,强化换热。本文将对气-液直接接触蓄冰中影响换热效果的因素、纳米流体过冷度的影响因素以及纳米流体相对于乙二醇对蓄冰溶液过冷度的抑制作用做出探究。具体工作内容如下:(1)设计气-液直接接触式蓄冰系统的系统,完成蒸发器、蓄冰桶以及干燥器等系统部件的设计计算和加工制造,实验台搭建结束后进行调试,经过调试,实验系统能够连续稳定的运行,为下一步的实验、测量和数据采集打下基础。(2)采用去离子水作为基液,用“两步法”制取纳米流体,通过超声震荡的方式将纳米颗粒均匀分散到基液里,制取不同浓度的氧化石墨烯纳米流体。为了更准确的测得纳米流体过冷度,实验在声悬浮的条件下进行。在-20℃的冷却温度下多次测定等体积的纳米流体液滴和去离子水过冷度,实验表明去离子水和纳米流体的过冷度均值分别为9.9℃和5.5℃,纳米流体对过冷度的降低幅度接近45%。此外,对声悬浮下纳米流体液滴与去离子水的步冷曲线作出比较,结果证明氧化石墨烯纳米流体对过冷度有较大的抑制作用。(3)制备浓度分别为10mg/100ml、15mg/100ml、20mg/100ml的氧化石墨烯纳米流体,在-20℃冷却温度下测定其过冷度,实验表明三种浓度下纳米流体液滴过冷度均值分别是6.9℃、5.5℃和4.8℃。纳米流体过冷度随浓度的增加而下降,且下降速率逐渐变缓;在不同冷却温度下多次测定浓度为20mg/100ml的纳米流体过冷度,结果表明,当冷却温度是-10℃时,液滴过冷度均值为2.4℃;当冷却温度是-15℃时,液滴过冷度均值3.6℃;当冷却温度是-20℃时,液滴过冷度均值4.8℃。纳米流体液滴过冷度随冷却温度的降低而增大。(4)使用不同喷孔直径的气体喷射器在高进气量下进行蓄冰,从换热效果来看,小孔径的气体喷射器要略微优于大孔径的气体喷射器,但是两者之间差异不大,表明在高进气量下喷孔直径对换热效果影响较小;在不同的溶液液位下进行实验,实验表明体积换热系数随液高的降低而升高。较高的液位高度能够使得换热充分,液位过低会导致换热不完全。(5)分别用5%和10%浓度的乙二醇溶液以及纳米流体溶液进行实验,结果表明相对于水和乙二醇溶液,纳米流体溶液有更低的过冷度和更好的换热效果,能够制取疏松细腻的冰浆。纳米流体溶液在10%浓度时过冷度为0.9℃,达到冰点所用的时间为25分钟,几乎是乙二醇溶液所用时间的一半。