自然分层型水蓄冷条缝形布水器的优化研究

摘要

随着分时电价政策的不断发展和完善，蓄冷技术的广泛应用在我国将成为不可逆转的趋势。自然分层型水蓄冷技术是一种重要的蓄冷技术，由于它的技术经济优势，越来越广泛地被应用。国外对水蓄冷的研究大多针对圆柱体、高度较大的水池，对布水器的设计仍存在许多不确定因素；国内应用水蓄冷的新建和改造项目中，多使用地下室或消防水池作为蓄冷水池，高度一般不超过5米，但对其研究相对较少。本文通过实验和模拟相结合的方法对长方体蓄水池布水器的相关性能进行研究，并对布水器进行优化，以提高蓄冷水池的利用率。
　　 本文选用2.5m x1.5m x2m蓄水池、设计手册中推荐使用的圆管开120。条缝形布水器(H形布水器)及其他设备搭建实验台展开对比实验，研究Re、Fr、供回水温度对蓄冷效果(斜温层厚度、半循环完善度、当量损失高度)的影响，并针对分层效果较差的实验工况采用均流孔板的方法进行优化改进。实验结果表明采用均流孔板后斜温层厚度明显减小，尤其在高Re、Fr下应用具有较大优势，经实验测定，所用均流孔板的阻力很小，对水泵的扬程几乎没有影响，均流孔板具有很大的应用前景。同时，实验数据为数值模拟的边界条件及数学模型的调整提供依据。
　　 本文提出了一种新型布水器——冲击入口加均流孔板型布水器，设计简单，易于推广。利用FLUENT软件，在模拟结果得到验证的前提下，本文对新型布水器进行了模拟计算，结果表明新型布水器的蓄冷效果与实验中加均流孔板后的效果相同。此外，本文还对均流孔板的性能对蓄冷效果的影响做了模拟研究，得出了均流孔板显著改善蓄冷效果的最佳阻力范围。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1蓄冷空调的现实意义

1.1.1电力供应现状

1.1.2建筑能耗及空调负荷特点

1.1.3分时电价政策

1.2影响我国蓄冷空调技术推广的主要因素[4]

1.3水蓄冷、冰蓄冷空调系统的性能比较

1.4水蓄冷技术概述

1.4.1水蓄冷系统

1.4.2水蓄冷槽分类

1.4.3自然分层型水蓄冷技术研究现状

1.5存在的问题

1.6研究方法及研究内容

第二章自然分层型水蓄冷理论及数值计算基本理论

2.1自然分层型水蓄冷理论基础

2.1.1影响分层效果的重要参数[7]

2.1.2性能评价指标

2.2计算流体力学(CFD)技术简介

2.2.1 CFD技术及其在HVAC中的应用

2.2.2 CFD数值模拟的基本过程

2.2.3 CFD软件——FLUENT6.2简介

2.3 FLUENT6.2理论计算模型的应用

2.3.1流体力学基本控制方程

2.3.2主要的湍流模型

2.4控制方程、计算区域及时间的离散化

2.4.1计算区域的离散化

2.4.2控制方程的离散化

2.4.3时间的离散化

2.5求解器使用策略

第三章实验研究

3.1实验目的

3.2实验系统设计

3.2.1实验系统

3.2.2实验设备选型及参数

3.2.3温度测点布置

3.3实验工况

3.4实验结果及其分析

3.4.1蓄水池的入口温度变化对蓄冷效果的影响

3.4.2蓄冷性能分析

3.5优化实验研究

3.5.1实验内容及工况

3.5.2优化实验结果及其分析

3.5.3均流孔板阻力测试

第四章数值模拟研究

4.1数值模拟的验证

4.1.1物理模型

4.1.2数学模型

4.1.3模拟结果与测量结果的对比

4.1.4小结

4.2冲击入口形布水器加均流孔板的模拟研究

4.2.1物理模型、数学模型及边界条件

4.2.2模拟结果及其分析

4.3不同均流孔板压降下的模拟研究

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

附表

参考文献

参加科研情况说明

致 谢