学文网【摘 要】海洋是广阔无垠的。地球上的水约有97.3%都集中在海洋里，采用取之不竭的海水制取海水冰以满足海洋渔业作业渔船的生产需要实为当务之急。近年来世界各国用海水冷却保鲜鱼货方面的发展甚快，如日本的拖网作业渔船，丹麦、挪威等国近洋作业的捕虾船等都装有用海水制冰设备直接制取海水冰供冷却保鲜鱼虾的应用。因此在研制设计海水制冰机的同时，充分了解海水冰的性质和用海水冰来保鲜鱼货的基本理论和情况的认识是十分必要的。本文着重阐述和探讨以下和海水冰及贮存密切相关的几个问题，供有关同行和使用单位讨论参考。
【关键词】海水冰;冰点;盐度;贮存及融化
1.海水主要的物理特性、温度、密度、比热和盐度
海水是一种复杂的电解质溶液。
1.1温度
海水的温度：由于所处海域的地理环境不同，期温度的差异是明显的。一般而言，表层海水温度要高于底层，近海岸要高于大洋，而大洋中水温的变化幅度不会很大，其温度相对来说是稳定的。75%的水温为0度到6度,50%的水为1.3到3.8度，整体而言表层水温最高区域位于北纬5-10度。这是因为南半球的水量比北半球多，南半球吸收的太阳能使水温提高较慢。
1.2密度
海水的密度是温度、盐度、和压力的函数。海水的平均密度是1.025，意即一定体积的海水比比纯水重0.025倍。其密度的分布状况是决定海水运动状况的主要因素。在常压下淡水的密度在温度为4度时最大，而海水与淡水不同，其随海水重盐度的增高而增大。海水中有溶解的盐就增加了海水的密度。
1.3比热和盐度
海水的比热随其盐度的增大而变小。海水的热容为空气的3100倍。一立方里米的海水，温度降低1度放出的热量可使3100立方米的空气温度升高1度，故海水有巨大的热容量。
海水中的盐是酸根与金属离子的化合物的产物。因此海水是一种非常复杂的电解质溶液，其中形成盐的种类很难精确得到。海水盐度可以理解为以“千分率”来做单位。如盐度为35即为每千克海水中溶解35克盐。海水盐度的高低对海水冰的形成有着很大的影响。
2.海水冰的结冰机理
海水结冰时，水分子先结晶并会自动排除其他杂质，海水冰的结冰相变过程，同时伴随着有一个温度变化过程。
海水冰的冰点与盐度的关系：海水冰的冰点变化不定，与淡水不一样。
海水的冰点同淡水的冰点是二种不同的概念。淡水在0度时结冰，整个相变过程始终保持在这个温度上，而海水冰的结冰相变过程同时伴随着有一个温度变化的过程。见下***:
海水和海水结冰降温曲线***
因此，海水的冰点是假设性的。所谓海水的冰点一般是指海水刚刚出现冰结晶的温度，不同地域的海水，冰点也不尽相同。
海水结冰时，水分子首先结晶而出，冰晶按六方晶体规则排列，此冰晶体有不和其它物质共处的特性，并会自动排除其他杂质，且结冰过程往往进行得比较迅速以致冰结晶时所排除的浓盐度有一部分还来不急扩撒就被冰晶所包围，形成“盐胞”分布于冰晶之间，结冰速度越快，生成的“盐胞”越多、越细小，在海水冰中的分布也越均匀，此时，海水冰的盐度也越高。这种情况我们从天然海水冰和制冰机人工快速制取海水冰的对比上看的很清楚。天然海水冰的结构很不均匀，其冰的盐度也较海水小得多。
刚刚结成的海水冰由于夹杂有“盐胞”所以不完全是固体，实际上是冰晶与所包含卤水的混合物，随着温度的下降，“盐胞”中的水分不断结晶成冰，即使“盐胞”中的卤水浓度越来越高，当卤水浓度高到一定程度，最终达到某些盐类的饱和点而使这些盐类分别析出。如到负8度时碳酸钙析出沉淀，到负23度时录化钠析出沉淀，到负55度时硫酸钙才会析出沉淀。所以只有在温度相当低时才能得到真正固体的海水冰，即冰晶和多种盐类结晶的混合物。由于海水中录化钠含量占总盐量的77.758%，所以在工程上当冰温度达到负23度以后可以认为海水已经固化。
3.海水冰的冰点与盐度的关系
海水结冰与普通淡水结冰的情况有着很多不同之处。这是由于海水中溶解了多种盐类。其中主要有录化钠，硫酸钙，录化钾，等多种化合物使海水的冰点降低，盐度越高，冰点越低。海水的平均含盐量多为3.5%。
在广阔的海洋中，海水的盐度一般在32-37.5范围内。盐度最低的海域不是在大洋而是在与大洋海水交换缓慢的封闭性海域中。由于受降水和大陆经流的影响盐度大大降低了。通过对我国多处海域海水含盐度的冰点测定，发现海水的盐度直接影响其结冰速度，观其冰质差异很大。实验初步证明含盐度在10%-15%以内时制取的海水冰并以过冷时期的冰质较理想。并认为制冰机若与海水淡化设备配套使用，采用经海水淡化处理后的水，在盐度10%左右时是很适宜的。
4.海水冰某些热力参数
与淡水不同，海水结冰的潜热不是一个常数。
水的结冰潜热是设计制冰机的重要热力参数之一。对于淡水而言，这个参数是一个比较明确的数值，但对于海水来说，由于结冰机理与淡水不一样，使海水的结冰潜热不再是个常数，而是海水盐度和温度的函数。在具体进行热力学计算时应加以重视。
5.海水冰的贮存和融化
完全固化的海水贮存在负23度条件下，性能比较稳定。如若温度高于这个温度时，随着温度上升它会发生一系列变化。首先冰中的“盐胞”会重新析出，各种盐类会重新融入“盐胞”中，随温度上升“盐胞”也会随之膨大终于相沟通，最后穿破冰层而流出冰外，使留下的冰变得千疮百孔成蜂窝结构。先留出得卤水是一种含盐率极高的溶液，使留下的冰的含盐率大为下降，这点从融冰实验时分别测定可见。我们使一定盐度的海水在不同环境下融化，每天测冰融化后的水的比重，发现水的比重下降很快，最后融冰水已经吃不出咸味了。
6.海水冰在实际应用时的几个问题
(1)由上对海水冰机理的分析，并通过实验证明，海水制冰机必须采用快速制冰的方法。如速度慢则从结晶过程中排出的浓盐夜便会很快向外扩散，使留下的海水盐度增高，这种“盐析”现象会导致结冰过程无法继续进行。另外为了不致产生“盐析”现象，在设计制冰机时冰的厚度不能取得过大。因为冰是一种热得不良导体，太厚的冰层热阻大使结冰的速度减慢，又根据勃朗克结冰理论公式推算，结冰时间Z为冰层厚度S的二次函数即：
Z=aS2+bS+C
可知用制冰机制取较厚海水冰是不经济的且会产生盐析现象，这也应该提醒我们设计计算时注意。
(2)海水在冰鱼时，温度很低的卤水先流出淋激鱼体，由于温差大以及流动的卤水同鱼体之间的充分换热，冷却效果显著，使鱼体很快降温，故用海水冰冷却保鲜鱼货的质量较好。
(3)海水冰在贮藏过程中溶解所含卤水会缓缓流失，逐渐成蜂窝状冰，因此不会结块，加冰操作方便强度大为减缓。在国内，沿海地区淡水资源缺乏，使用海水冰保鲜可以节约淡水资源，缓解淡水资源紧张局面。也就是说，在沿海地区推广使用海水制冰机具有重大意义。在国外，海水制冰问题仍是一项高新技术。所以，海水制冰机项目是高新科技项目。通过对以上几个问题的探讨，使我们对海水冰的性质有了更深一步的了解，并以此指导我们今后的生产和实践。
【参考文献】
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