冬季喷水制冰蓄冷系统中水滴的热计算及系统经济性分析

冬季喷水制冰蓄冷夏季应用系统与机械制冷系统相比,无污染、节约初投资和运行费用,并且可以降低夏季电力峰值负荷.通过建立水滴结冰的能量平衡方程进行数值计算,得到了在不同的室外温度下,水滴直径和结冰时间的关系,以及喷水制冰的性能系数,由于利用自然冷源,喷水制冰具有很高的性能系数.数值模拟的结冰量与实验结果相比较误差在7%—10%,这证明本模型是可行的.在可蓄冰地区应使用冬季喷水制冰蓄冷系统替代机械制冷系统可以节约能源与投资.     

内融冰式冰盘管蓄冷槽传热性能研究

内融冰式冰盘管蓄冷槽是一种广泛应用的空调蓄冷装置,对这种蓄冷槽传热性能的掌握对于工程应用非常重要．现有的这种蓄冰槽模型均为同心圆柱模型,不能反映冰水密度差对这种蓄冰槽传热性能的显著影响．本文对内融冰式冰盘管蓄冷槽的蓄冷（结冰）和取冷（融冰）实验结果进行了仔细的分析,建立了传热性能动态模型．采用同心圆柱模型描述蓄冷过程,而对取冷过程采用了准同心圆阶段、偏心阶段和碎冰阶段的三段动态模型．合理地反映了融冰过程不同阶段由于冰水密度差造成的换热速率变化的机理,因此模型的适应性强,预测性好．实验对比的结果也说明该模型能够准确地反映不同入口流量、入口温度蓄／取冷过程的蓄／取冷速率、出口温度的变化,因此可直接为工程应用服务     

冰球式封装蓄冰槽蓄冷过程理论分析及实验研究

通过对冰球式封装蓄冰槽蓄冷时的传热过程进行分析,建立了数值传热方程,对蓄冷过程进行了理论计算,得到了蓄冰槽蓄冷过程中乙二醇溶液出口温度及蓄冰球温度的变化趋势.同时,设计搭建了冰球式封装蓄冷空调系统实验台,分析了冰球式蓄冷系统中蓄冰槽和蓄冰球的结构与性能,对蓄冷过程进行了实验测试,并将测试结果与理论计算进行了对比分析,提出了优化冰球式蓄冷系统的方法.     

分布式光伏直驱制冰系统的实验研究

为解决太阳能光伏发电驱动压缩机工作间歇性问题,利用蓄冰代替蓄电池存储太阳能,构建了光伏直驱制冰系统,并对系统运行可靠性与制冰性能进行实验研究.研究结果表明,光伏直驱制冰系统接收辐照量为13.81 MJ/m2时,最大制冰量为62kg,系统COP最大值为0.17.为提升制冰系统性能,将原蒸发器单通道不锈钢盘管结构改进为双通道铜盘管结构,增加了制冷工质与水的换热面积,提高传热性能,系统在接收辐照量为13.73 MJ/m2时,最大制冰量为107kg,系统COP最大值达到0.24.     

冰球式蓄冷空调系统性能的探讨

介绍了冰球式蓄冷系统中冰球和蓄冰槽的结构和性能，以及结冰融冰过程和蓄冷释冷特性，通过对冰蓄冷系统运行模式的分析，得出它具有削峰填谷、调荷节能和节省设备初投资的优点；将盘管式和冰球式系统进行技术对比，发现冰球蓄冷技术具有较高的可靠性和稳定性。     

微通道分离式热管换热特征的模拟研究

为了研究充液率和运行参数对微通道分离式热管性能的影响,建立了微通道分离式热管的稳态换热模型,并验证了模型的准确性,模拟和实验结果最大相对误差为7.9%.基于该模型分析了充液率、风量以及蒸发器和冷凝器之间高度差对制冷剂侧换热系数、空气侧压降、换热量和能效比等参数的影响.计算得出系统最佳充液率范围为80.2%~105.6%,相应的换热量为3.75~3.90kW.制冷剂侧换热系数随着充液率的增加先增大后减小,系统压力随充液率增加而增大;同时当蒸发器侧风量由1 500m~3/h增加至5 000m~3/h时,系统换热量和EER分别增加了100.1%和92.5%;蒸发器和冷凝器高度差为2.4m的分离式热管比高度差为1.2m的分离式热管的平均换热量提高了9.18%.研究结果对微通道分离式热管的节能设计和运行控制有一定的参考价值.     

基站用微通道分离式热管换热性能实验研究

分离式热管空调能够有效降低基站能耗,采用微通道换热器作为其蒸发器和冷凝器可提高其换热性能.为了分析充液率对微通道分离式热管换热量、能效比及制冷剂压力、温度的影响,以及两种风量,不同室外温度下最佳充液率范围和换热量的变化,由焓差实验台模拟基站室内外环境,以R22为工质,对该系统进行测试.结果表明:标准工况下,系统最大换热量和EER分别为4.0kW和11.8,最佳充液率范围为79.3%~105.8%,系统压力随充液率增加而增大,蒸发器进出口温差随充液率的增加先减小,后略有增大;蒸发器侧的风量由3 000m~3/h减少到1 700m~3/h时,最佳充液率范围不变,最大换热量和EER减少了29%,蒸发器出风温度由23.9℃降低到23.0℃.在不同室外温度下,最佳充液率范围随室外温度降低而变小,室内外温差增加能显著提高该系统的换热性能.研究结果对基站用微通道分离式热管的理论模型建立、节能设计与运行控制有一定参考价值.     

HCFC141b气体水合物水平换热管外生长特性研究

通过自建的可视化气体水合物反应实验台,对质量分数为0.2%的SDS(十二烷基硫酸钠,分子式为C12H25SO3Na)水溶液和HCFC141b在单根水平换热管外生成气体水合物的过程进行了可视化观测,通过照片和采集的温度值对水合反应的过程特性进行了描述,发现气体水合物和冰的生长形态完全不同,它不是围绕着换热管生长,而是沿着固体表面(换热管表面)渗透到制冷剂相中生长.采用表面自由能理论进行机理分析表明,其原因在于水溶液在表面张力的作用下可以沿着换热管表面自发渗透到制冷剂相中.据此可以认为,在间接接触换热式气体水合物蓄冷系统中,如果在换热器外增加垂直金属翅片,将有利于改进气体水合物的生长过程.     

制取大型块状冰的制冷系统设计

目前制取大型块状冰的制冷系统尚不成熟.对制取大型块状冰蒸发器的传热特点进行了设计及分析,建立了大型块状冰蒸发器的传热模型,得到了求解冻结成固定厚度块状冰所需时间的计算方法,以及结冰时间随厚度变化的预测公式.结合工业标准设备对制冰系统其他设备(压缩机、冷凝器、热力膨胀阀等),进行了选型设计计算.所建蒸发器传热模型对制取块状冰的制冷系统优化设计有指导意义.     

液-液循环流化床制冰过程的(火用)分析

采用水与另一种非相溶载冷流体直接接触换热结冰的液液循环流化床是一种新型动态制取流体冰方法.针对该方法建立了研究床内多相流动与传热过程的数值模拟平台,以热力学第二定律为基础提出了液液循环流化床制冰过程的火用损失计算模型.采用数值试验方法探讨了水滴直径、载冷液体入口温度和速度对系统的制冰能力和火用损失的影响.研究结果发现,减小水滴直径和入口温度可以不断提高循环流化床的制冰能力,但减小入口速度的作用有限,而减小水滴直径是兼顾制冰能力和过程火用损失的最有利途径.     

内融冰式蓄冰桶的理论计算

介绍内融冰式冰蓄冷系统的蓄冰、融体传热计算数学模型,编制程序,计算冰层厚度、盐水出口温度、蓄冰桶效能、蓄(融)冰时间、蓄(释)冷量等参数,为设计提供依据.     

并联冰盘管蓄冷装置制冰特性研究

基于文献［１］的传热模型对并联冰盘管蓄冷制冰特性进行了模拟，并对计算结果进行探讨，这些结果是蓄冷空调系统中冰蓄冷装置设计的理论基础     

内融冰式蓄冰桶数学模型的改进

介绍内融冰式蓄冰桶改进的数值计算模型.将盘管分成许多小段进行研究,考虑了蓄冷时冰层和释冷时水层间的连通现象及蓄冷期冰的温度变化和释冷期水温的变化.所得结果可为设计选用提供依据.     

多功能热泵空调器中蓄热装置的蓄能特性研究

蓄热装置是多功能热泵空调器的关键设备,其运用是否合理直接关系到这种节能空调器运行的成败.通过对蓄热机理分析,建立了蓄热装置的蓄热水箱和螺旋换热盘管数学模型,经实验验证了所建模型的准确性.同时,对蓄热装置在蓄热和用水工况下的动态特性进行了数值模拟,研究了系统在蓄热和用水时,水箱内水温的分布以及螺旋盘管内制冷剂的温度和干度变化情况,为这种蓄热装置在多功能热泵空调器中成功运用奠定了基础.     

多功能蓄冷空调实验装置的研制和应用

设计建立了一台多功能蓄冷空调实验装置,它可以模拟制冷剂直接蒸发式冷蓄冰罐的运行过程,循环水直接接触融冰供冷循环过程和对房间实行低温送风过程,运用冷媒,可以进行间接冷媒冷却下有限空间内管束外冰－水固液相变过程的研究。应用该实验台,进行了有限空间内管束外冰－水固液相变过程的研究,和制冷剂直接蒸发式冰蓄冷过程动态特性的研究,实验研究结果可为冰蓄冷器的设计和优化提供科学依据。     

冰蓄冷技术相关固液相变传热现象的研究进展

列举了与常规冰蓄冷技术相关的传热问题，综述了冰－水固液相变导热控制、导热对流耦合控制下圆管外和球内固液相变传热现象的研究进展情况，以及在冰－水固液相交换热实验研究中所采用的实验方法．     

直接接触固液相变制冰及冰蓄冷系统的研究进展

综述了直接接触固液相变制冰、强化制冰的方法及冰蓄冷系统的研究进展，考虑到目前对蓄冰技术相关的固液相变传热问题的研究与发展现状，提出了一些有待研究解决的问题     

相变材料对家用水箱性能的影响及相变层厚度优化

基于相变蓄热水箱的发展现状,结合家用生活热水系统相关设计规范及标准,对相变水箱的结构进行了设计,并采用有限元软件对相变水箱的性能进行了模拟研究.首先建立了相变水箱的数值计算模型并利用实验数据验证模型的准确性;在此基础上,通过蓄放热阶段水温响应特性、相变材料温度及液相比等参数,对相变水箱的蓄放热特性进行了研究;另外,比较分析了不同相变层厚度参数对相变水箱蓄放热过程的影响,并对相变材料的用量进行了优化.结果表明,对于家用水箱,增设相变材料层可以延长水箱蓄热过程;在水箱放热过程中,放热时间随着相变层厚度的增加呈现先延长后缩短的变化趋势;与其他相变厚度的模拟工况相比,相变层厚度为30 mm时,水箱的释热性能最佳,放热时间较普通水箱增加10％左右,且维持水温处于较高温度的时间有所延长.可见相变材料的蓄放热特性直接影响着家用水箱的性能,寻求相变材料的最优用量可为相变水箱的设计及实际应用提供参考.