新型自然分层型水蓄冷槽内温度分布模拟与试验研究

摘要

中央空调系统采用水蓄冷方式是实现电网移峰填谷的一种重要技术手段，具有投资少、系统效率高、实用性强、运行及维护费用低等特点，具有重要的工程应用前景。自然分层水蓄冷作为一种简单、经济、有效的水蓄冷方式，值得进行深入的研究。作为自然分层水蓄冷中的重要构件，布水器的结构直接影响着蓄水槽内的温度分层及蓄冷效率。为此，论文针对一种新型结构的自然分层水蓄冷槽八角形布水器进行了温度分布特性的理论和试验研究。
　　本文设计搭建了自然分层水蓄冷槽温度分布特性的性能测试试验台，通过测试开孔个数为12、24、32，开孔孔径为6mm、9mm的布水器在流量为0.6、0.75、0.84m3/h的不同工况下的水槽温度分布情况，研究了八角形布水器开孔数、开孔孔径和流量对水槽内温度分层效果的影响。同时，引入一种均流孔板作为布水器的辅助装置，探寻在不同出口流速条件下，均流孔板对于水槽内温度分层效果的影响规律。研究表明，在流量相同，开孔个数一致的情况下，开孔孔径为9mm的布水器比开孔孔径为6mm的布水器形成的斜温层厚度小，即孔口直径大的布水器比孔口直径小的布水器的温度分层效果显著。开孔间距与开孔高度的比值为0.98，开孔个数为32时，相对于开孔个数12、24时，水槽温度分层效果最好。针对开孔12、孔径6mm的布水器，均流板作为其辅助装置，在出口流速<0.614m/s的情况下，对水槽内温度分层效果的优化作用不明显，而在布水器出口流速>0.614m/s的情况下，对水槽内的温度分层效果具有显著的优化作用。
　　此外，本文采用FLUENT软件对自然分层水蓄冷槽内流体流动与传热特性进行了相关数值模拟，研究了有无均流板情况下布水器出口周围流速分布以及添加均流板后蓄冷槽充冷初期、中期及充冷末期蓄冷槽内的温度分布特性。模拟结果表明，水流经过均流板后，在同一平面上流速更加均匀，冷热水之间的扰动减小，从而有效改善了水槽内的温度分层情况。同时，以典型工况为例，将模拟结果与试验进行了对比，对比结果表明相同时刻下水槽内温度分布基本吻合，从而验证了数值模拟的准确性。