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盘管式蓄冰槽的数值模拟及实验研究

作　者: 宛超
导　师: 刘益才
学　校: 中南大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 冰蓄冷蓄冰槽传热特性
分类号: TU831.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 108次
引　用: 1次
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内容摘要

随着能源的日益紧张和社会对环保的日益关注,能源利用技术的要求不断提高。蓄冷技术能够实现“移峰填谷”,优化现有的电力系统能源利用结构,对蓄冷空调技术进行研究具有重要的现实意义。目前的蓄冷技术大多采用冰蓄冷技术,蓄冰槽是冰蓄冷系统中十分重要的部件,其换热性能好坏直接关系到整个蓄冰系统的性能优劣。本文主要针对盘管式蓄冰槽的换热性能进行研究,研究内容主要包括以下两个方面：(1)在一定的假设条件基础上,建立蓄冰槽模型,通过ANSYS软件模拟,研究蓄冰槽不同的结构参数,如盘管布置方式、盘管直径、盘管间距,以及载冷剂的进口温度对蓄冰槽传热特性的影响,并研究了盘管管径对载冷剂流动阻力的影响；(2)根据模拟结果,重点设计了蓄冰槽,并搭建冰蓄冷空调系统试验台,对蓄冰槽的传热特性进行实验研究。根据模拟与实验结果,主要得出以下结论：(1)对于U形盘管管束,顺排既简化了布置方式,且传热特性优于叉排,同时也满足温度场均匀的要求,故顺排比叉排更有利；(2)管束顺排时,载冷剂初始温度、管间距大小以及管径对蓄冰槽的传热特性有较大影响,当蓄冷槽体积一定、U形管直径和数量相同时,管间距越大越有利于增强蓄冷槽传热特性；在条件允许的情况下,应尽量选择管径大一些的U形管；(3)管径对流动阻力影响较小；(4)蓄冰时,蓄冷槽内最低温度-3℃,最高温度-0.9℃,相变温度-2.2℃,温度分层现象明显且过冷度较大；(5)在水中添加质量分数0.25%的硼砂能够将水的过冷度降低0.2℃并将系统COP提高0.1,可见添加一定量的硼砂有利于水的换热,提高蓄冷槽的换热性能；(6)释冷时,载冷剂进出蓄冷槽的温度变化快慢与融冰过程紧密相关,在一定阶段,进出蓄冷槽的载冷剂的温差基本保持稳定在8℃。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-20
  1.1 课题研究背景及研究意义  9-11
    1.1.1 课题研究的背景  9-11
    1.1.2 课题研究的意义  11
  1.2 蓄冷技术发展的历史及现状  11-15
  1.3 蓄冰槽研究综述  15-19
    1.3.1 蓄冰槽的分类及特点  15-18
    1.3.2 蓄冰槽的研究文献综述  18-19
  1.4 本文课题的提出及主要研究内容  19-20
    1.4.1 课题的提出  19
    1.4.2 本文的主要内容  19-20
第二章蓄冰槽蓄冰过程数值模拟  20-51
  2.1 概述  20
  2.2 传热过程的理论分析  20-22
    2.2.1 蓄冰机理  20-21
    2.2.2 自然对流影响下水的冻结过程  21
    2.2.3 非完全冻结式蓄冰过程的传热分析  21-22
  2.3 传热过程的数值计算  22-26
    2.3.1 模型建立  22-23
    2.3.2 蓄冰过程的数值计算  23-25
    2.3.3 流动阻力的数值计算  25-26
  2.4 蓄冷槽数值模拟  26-50
    2.4.1 模拟方法及模型建立  26-27
    2.4.2 蓄冷槽的数值模拟研究  27-50
      2.4.2.1 顺排时不同管间距时的传热特性比较  28-32
      2.4.2.2 叉排时不同的管间距时的传热特性比较  32-36
      2.4.2.3 顺排和叉排的比较  36
      2.4.2.4 顺排时不同的载冷剂温度的比较  36-40
      2.4.2.5 顺排时不同管径的比较  40-44
      2.4.2.6 不同管径条件下流动阻力的比较  44-50
  2.5 本章小结  50-51
第三章试验台的搭建及实验研究  51-70
  3.1 概述  51
  3.2 冰蓄冷系统试验台的设计  51-58
    3.2.1 系统设计的指导思想  51
    3.2.2 试验系统组成  51-52
    3.2.3 试验系统的主要设备  52-57
    3.2.4 试验系统的基本功能  57-58
    3.2.5 载冷剂  58
  3.3 实验参数的测量  58-59
    3.3.1 温度和流量的测量  58-59
    3.3.2 功耗的测量  59
    3.3.3 液位的测量  59
  3.4 实验系统流程  59-61
  3.5 蓄冰槽的蓄冷和释冷特性实验结果及分析  61-68
    3.5.1 蓄冷特性  61-65
    3.5.2 融冰特性  65-68
  3.6 本章小结  68-70
第四章全文总结与展望  70-72
参考文献  72-77
附录冰蓄冷空调系统实验现场图片  77-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间主要研究成果  80

盘管式蓄冰槽的数值模拟及实验研究

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