新型立式封装板蓄冰罐蓄冰空调设备实验及性能研究

摘要

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。为了避免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，本课题组开发研制了新型立式封装板蓄冰设备。在这种蓄冰设备中，将冰板立式放置，板内空气层集中在上方的较小空间内，减少了空气层对设备换热效果的影响。本文针对前期设备开发及研究过程中存在的一些问题，对实验系统进行了改进，并在前期实验模拟研究的基础上沿用其数学模型及求解方法对改进后的实验系统进行了模拟研究。主要研究内容包括： (1)针对前期实验当中所出现的蓄冰槽进口处载冷剂温度一直未能保持恒定，存在一定的波动范围的问题进行改进，采用了PLC自控系统进行控制； (2)沿用了前期建立的立式封装板蓄冰设备蓄冷及释冷过程数学模型，考虑了冰板内蓄冷剂沿板长方向的导热，并采用托马斯算法对其进行了求解； (3)改建了蓄冰系统实验台，并对改进后的立式封装板蓄冰设备进行了蓄冷及释冷性能实验测试，将实验测试结果与理论模拟结果进行了对比分析；对立式封装板蓄冰设备在不同进口载冷剂温度以及不同进口载冷剂流速下的蓄冷和释冷性能进行了理论模拟分析； (4)通过对此次采用圆柱形蓄冰罐测试所得出的数据进行分析，确定该蓄冷设备的各项主要技术指标(包括名义蓄冷量、贮槽体积、容器换热面积、蓄冷率以及释冷率等)，并将其与该课题前期所采用的方形蓄冰槽所得出的蓄冰设备的主要技术指标进行分析比较，并比较两者的优缺点。可以看出，圆柱形蓄冰罐承压能力更大，更适用于较大的系统。 研究结果表明：所开发的立式封装板蓄冰设备容器换热面积和贮槽体积均较小，分别为0.53m2/kWh和0.022m3/kWh，可有效降低容器材料的耗量，节省建筑空间；该蓄冰设备流动阻力约为0.015～0.017MPa左右；蓄冷温度约为-6℃；释冷温度约为4℃～8℃；平均蓄冷速率约为121.5kW，平均释冷速率约为194.4kW。研究成果为该新型立式封装板蓄冰设备在实际工程中的应用提供了较大的参考价值。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1空调蓄冷技术概述

1.1.1应用背景及发展前景

1.1.2空调蓄冷技术的分类及主要特性

1.1.3空调蓄冷系统的基本原理

1.1.4空调蓄冷系统的特点

1.1.5空调蓄冷技术的社会效益

1.2空调蓄冷技术研究现状及应用情况

1.2.1蓄冷技术发展历程

1.2.2蓄冷技术研究现状

1.2.3蓄冷技术工程应用情况统计分析

1.3封装冰蓄冷系统

1.3.1封装冰蓄冷装置分类

1.3.2封装冰蓄冷贮槽

1.4课题的提出及研究内容

1.4.1课题的提出

1.4.2课题研究内容

第二章新型立式封装板蓄冰设备的构思

2.1产品方案的确定

2.2蓄冰板的设计

2.2.1冰板尺寸的确定

2.2.2冰板材料的选用及其加工

2.2.3载冷剂的选择

2.2.4冰板理论蓄冷量

2.3蓄冰罐的设计

2.3.1罐体结构设计

2.3.2罐体保温措施

2.4小结

第三章实验系统设计及测试方法

3.1概述

3.2实验系统设计

3.2.1设计的指导思想

3.2.2实验装置的系统构成和基本功能

3.3实验测试内容

3.4实验测试方法及步骤

3.4.1实验准备工作

3.4.2蓄冰实验步骤

3.4.3融冰实验步骤

3.5小结

第四章蓄冰设备数学模型及理论分析

4.1立式封装板蓄冰设备数学模型

4.1.1模型的简化

4.1.2蓄冷过程数学模型

4.1.3释冷过程数学模型

4.2模型的求解

4.2.1模型求解方法

4.2.2蓄冷模型求解

4.2.3释冷模型求解

4.3小结

第五章实验与理论计算结果对比分析

5.1蓄冷过程实验与理论计算结果对比分析

5.1.1蓄冷剂温度

5.1.2载冷剂温度

5.1.3蓄冷量

5.2释冷过程实验与理论计算结果对比分析

5.2.1蓄冷剂温度

5.2.2载冷剂温度

5.2.3释冷量

5.3蓄冰罐蓄冰设备主要技术指标

5.3.1名义蓄冷量

5.3.2容器换热面积

5.3.3贮槽体积

5.3.4蓄冰设备主要技术指标

5.4不同蓄冰槽形式下蓄冰设备主要技术指标的对比

5.5小结

第六章蓄冰槽立式封装板蓄冰设备模拟研究

6.1不同载冰剂进口温度下蓄冰设备性能模拟研究

6.1.1蓄冰过程理论模拟研究

6.1.2释冷过程理论模拟研究

6.2不同载冷剂进口流速下蓄冰设备性能模拟研究

6.2.1蓄冰过程理论模拟研究

6.2.2释冷过程理论模拟研究

6.3小结

第七章结论与建议

7.1本文结论

7.2不足之处与建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢