盘管式蓄冰槽的数值模拟及实验研究

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℃。