冰球式蓄冷系统蓄冰特性分析和实验研究

论文摘要

冰蓄冷空调系统是实现电网“削峰填谷”的有效方法。冰球式蓄冷作为主要的冰蓄冷形式之一,其设备具有结构简单且灵活适用性强、使用寿命长、技术要求低、稳定可靠性高、阻力小、换热性能好等优点,在冰蓄冷系统中应用广泛,市场占有率较高。国内外学者对冰球式蓄冷系统蓄冰热力学特性的研究做过大量的工作。冰球式蓄冰罐蓄冷过程的数学模型建立方面,大多数学者采用集总参数法建立模型中的冰球部分,或者没有考虑到冰球内水的过冷度影响。蓄冷系统的蓄冷过程影响参数的分析方面,目前的模拟和实验研究基本只局限于分析参数对蓄冰罐蓄冷过程的定性影响,而没有结合蓄冷时间、泵功率和主机效率等因素,研究这些参数对整个蓄冷系统的影响,更没有进行更深入具体的参数选取过程的研究。本文基于上述背景,主要作了以下工作:建立更接近实际的冰球式蓄冰罐蓄冷过程数学模型,其中考虑到了冰球的过冷问题,同时可以求解出蓄冷过程中冰球内蓄冷介质温度分布的变化;利用冰球式蓄冷系统的实验和模拟更全面地分析冰球式蓄冰罐的蓄冷性能,并综合考虑蓄冷时间、泵功率和制冷机COP等因素,以最低能耗为目标,对冰球尺寸和载冷剂流量最佳值的选取进行分析。本文建立的冰球式蓄冷系统模型具有一定的实用性。模型不仅能够用于系统性能的模拟研究,还可用于系统结构和运行工况的能耗分析及优化等其他研究,希望为今后的冰球式蓄冰罐的结构设计、冰球式蓄冷系统的工程设计和运行管理提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 冰蓄冷技术概述
• 1.1.1 蓄冷空调技术的重要意义
• 1.1.2 冰蓄冷空调技术的发展历史与现状
• 1.1.3 蓄冰设备的分类
• 1.2 同类研究工作国内外研究现状
• 1.2.1 实验研究
• 1.2.2 模拟计算研究
• 1.3 模拟计算方法
• 1.4 计算工具软件
• 1.5 本学位论文的研究内容
• 第2章 冰球式蓄冰系统蓄冷过程实验
• 2.1 冰球式蓄冷系统实验台介绍
• 2.2 实验前的准备工作
• 2.3 实验操作规程
• 2.4 实验数据处理
• 2.5 实验结果分析与讨论
• 2.5.1 初始温度对蓄冷性能的影响
• 2.5.2 流量对蓄冷性能的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 冰球蓄冷模型的建立与数值模拟
• 3.1 冰球蓄冷过程概述
• 3.2 冰球蓄冷数学模型的建立和求解
• 3.2.1 蓄冷过程传热控制方程
• 3.2.2 方程的离散和求解
• 3.3 模型的验证
• 3.4 数值模拟的结果与讨论
• 3.4.1 单个冰球蓄冷过程的一般规律
• 3.4.2 乙二醇温度和对流换热系数的影响
• 3.4.3 冰球尺寸和材质的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 冰球式蓄冰罐蓄冷过程的数值模拟
• 4.1 冰球式蓄冰罐蓄冷数学模型的建立和求解
• 4.1.1 载冷剂侧数学模型的建立
• 4.1.2 方程的离散和求解
• 4.2 模型的验证
• 4.3 数值模拟的结果与讨论
• 4.3.1 蓄冰罐的一般蓄冷规律
• 4.3.2 初始温度对蓄冰罐性能的影响
• 4.3.3 乙二醇入口温度对蓄冰罐性能的影响
• 4.3.4 乙二醇流量对蓄冰罐性能的影响
• 4.3.5 冰球尺寸对蓄冰罐性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 冰球式蓄冷系统的运行能耗分析
• 5.1 制冷机模型
• 5.2 蓄冷系统的模拟计算和验证
• 5.3 系统运行能耗分析
• 5.3.1 蓄冷时间的变化规律
• 5.3.2 乙二醇泵能耗的变化规律
• 5.3.3 冷却塔风机及冷却水泵能耗的变化规律
• 5.3.4 制冷机能耗的变化规律
• 5.3.5 系统总能耗的变化规律
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 冰球式蓄冰罐蓄冷模型计算程序
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢