冰蓄冷空调技术作为“削峰填谷”的有效措施和适应峰谷电价管理策略的一种技术,已经受到世界各国的重视并得到越来越广泛的推广。为了克服目前板式蓄冰设备中存在的载冷剂短路和换热效果受空气层影响严重等弊病,同时也为了丰富国内外冰蓄冷产品的形式," />

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新型封装板蓄冰设备实验及性能模拟研究

作　者: 赵春雨
导　师: 张欢
学　校: 天津大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 冰蓄冷空调立式封装板蓄冰设备蓄冷释冷模拟
分类号: TU831.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

蓄冷空调的学位论文">冰蓄冷空调技术作为“削峰填谷”的有效措施和适应峰谷电价管理策略的一种技术,已经受到世界各国的重视并得到越来越广泛的推广。为了克服目前板式蓄冰设备中存在的载冷剂短路和换热效果受空气层影响严重等弊病,同时也为了丰富国内外冰蓄冷产品的形式,本课题组前期已经开发研制了新型立式封装板蓄冰设备。经过前期的实验验证,证明立式封装板蓄冰设备的蓄冷与释冷性能较好,但蓄冰设备在冰板厚度和流道宽度上是否是最佳的,尚没有研究。另外当采用圆形蓄冰罐时由于冰板竖直的摆放冰罐内,有一部分空间未被充分利用,还有没有办法充分利用空间,以提高蓄冷设备经济指标,还有待研究。因此基于以上问题本课题继续对封装板蓄冰设备进行模拟研究。本文利用前期实验与模拟当中已建立的数学模型与VB编的程序,改变蓄冷与释冷过程的冰板厚度与流道宽度的参数继续对冰板进行模拟研究,并对模拟结果进行了分析。由于圆形蓄冰罐的内部空间未被充分利用,所以造成了贮槽体积较大。为了克服以上缺点首次把冰板设计成圆桶形,并选取了蓄冰罐的一部分建立了几何模型和数学模型,用Fluent对其进行了模拟,得出了圆桶形冰板蓄冷与释冷的性能。本文用Fluent对三维状态下冰蓄冷中蓄冷剂的相变模拟,目前在该领域比较领先。研究结果表明:冰板的厚度对冰板的蓄冷和释冷性能有着重要的影响,冰板越厚,结冰或融冰时间越长,太厚则在谷时电价的8小时内冰板不能完全结冰。流道宽度对冰板的蓄冷与释冷性能影响不大,由于流道宽度太小,当冰板结冰膨胀后,流道宽度会更窄,另外由于流道宽度相对于冰板宽度较小,因而流道的变化对于蓄冷系统的技术指标不会造成的太大的影响,因此可以在流道宽度上对冰板进行适当优化。通过对圆桶形冰板蓄冰罐和前期实验用圆形立式冰板的蓄冰罐的主要技术指标的对比分析可以看出,圆桶形冰板蓄冰罐的贮槽体积比前期减小了37%,容器换热面积减小了18%。因此这种圆桶形冰板在实际应用中有更大的实际意义,此种创新的设计为今后蓄冰设备的开发、优化提供了指导方向。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-28
  1.1 空调蓄冷技术概论  9-16
    1.1.1 应用背景及发展前景  9-11
    1.1.2 空调蓄冷技术的分类  11-13
    1.1.3 空调蓄冷系统的基本原理  13-14
    1.1.4 空调蓄冷系统的特点  14-15
    1.1.5 空调蓄冷技术的社会效益  15-16
  1.2 空调蓄冷技术研究现状及应用情况  16-20
    1.2.1 蓄冷技术发展历程  16-18
    1.2.2 蓄冷技术研究现状  18-19
    1.2.3 蓄冷工程应用统计分析  19-20
  1.3 现有蓄冰方式及特点比较  20-26
    1.3.1 盘管外蓄冰形式  20-22
    1.3.2 封装冰蓄冷形式  22-24
    1.3.3 冰片滑落式蓄冷形式  24-25
    1.3.4 冰晶蓄冷形式  25
    1.3.5 几种蓄冰方式的比较  25-26
  1.4 课题的提出及研究内容  26-28
    1.4.1 课题的提出  26
    1.4.2 课题的研究内容  26-28
第二章立式封装板蓄冰设备及实验简介  28-53
  2.1 蓄冰设备产品简介  28-38
    2.1.1 产品方案的确定  28-29
    2.1.2 冰板尺寸的确定  29-32
    2.1.3 冰板的理论蓄冷量  32-33
    2.1.4 载冷剂的选择  33-34
    2.1.5 蓄冰罐的设计  34-38
  2.2 实验系统设计与测试内容  38-40
    2.2.1 实验装置的系统构成和基本功能  38-40
    2.2.2 实验测试内容  40
  2.3 数学模型及理论分析  40-49
    2.3.1 模型的简化  40-41
    2.3.2 蓄冷过程数学模型  41-48
    2.3.3 释冷过程数学模型  48
    2.3.4 模型的求解方法  48-49
  2.4 实验与理论计算结果分析  49-52
    2.4.1 蓄冷过程实验与理论计算结果对比分析  49-50
    2.4.2 释冷过程实验与理论计算结果对比分析  50-52
  2.5 小结  52-53
第三章冰板厚度和流道宽度的模拟研究  53-64
  3.1 不同冰板厚度下蓄冰设备性能模拟研究  53-58
    3.1.1 蓄冷过程理论模拟研究  53-55
    3.1.2 释冷过程理论模拟研究  55-58
  3.2 不同流道宽度下蓄冰设备性能模拟研究  58-63
    3.2.1 蓄冷过程理论模拟研究  58-60
    3.2.2 释冷过程理论模拟研究  60-63
  3.3 小结  63-64
第四章圆桶形蓄冰设备的构思与计算模型的建立  64-73
  4.1 圆桶形冰板的构思  64-66
  4.2 物理模型  66-67
    4.2.1 几何模型的建立  66
    4.2.2 模型的简化  66-67
  4.3 数学模型  67-69
    4.3.1 控制方程  67-68
    4.3.2 模型单值性条件  68-69
  4.4 计算方法及网格划分  69-71
    4.4.1 CFD 软件概述  69
    4.4.2 融化与凝固模型  69-70
    4.4.3 PISO 算法  70
    4.4.4 网格的划分  70-71
  4.5 小结  71-73
第五章圆桶形蓄冰设备的模拟研究  73-89
  5.1 蓄冷过程的模拟  73-79
    5.1.1 蓄冷过程中蓄冰罐的温度分布  73-76
    5.1.2 蓄冷过程中蓄冰罐的含水率分布  76-79
    5.1.3 冰板含水率随时间变化  79
  5.2 释冷过程模拟  79-86
    5.2.1 释冷过程中蓄冰罐的温度分布  80-83
    5.2.2 释冷过程中蓄冰罐的含水率分布  83-85
    5.2.3 冰板含水率随时间变化  85-86
  5.3 蓄冰设备的主要技术指标  86-88
    5.3.1 名义蓄冷量  86
    5.3.2 容器换热面积  86-87
    5.3.3 贮槽体积  87
    5.3.4 与前期实验蓄冰设备的技术指标对比  87-88
  5.4 小结  88-89
第六章结论与展望  89-91
  6.1 本文结论  89-90
  6.2 不足之处与展望  90-91
参考文献  91-95
发表论文和参加科研情况说明  95-96
致谢  96

新型封装板蓄冰设备实验及性能模拟研究

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