冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的研究（可编辑）

冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的研究（可编辑） 冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的研究 南京工业大学 硕士学位 冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的研究 姓名:胡家喜 申请学位级别:硕士 专业:化工过程机械 指导教师:金苏敏 20040101硕士学位论文 摘 要 蓄冷空调是实现电网“移峰填谷”的重要措施,也是现代空调发展的一个重要方向。 它通过“夜制昼用”的运作方式,提高了能源利用率,优化了资源配置,对经济建设和 平衡电网具有重要的现实意义。 本文综述了国内外冰蓄冷空调系统的研究现状,在对蓄冷空调技术概述的基础上, 主要作了以下几项工作: .从相变基本理论入手,论述冰蓄冷空调系统基本原理和流程,对蓄冷和释冷过 程作了理论分析,在简化数学模型的基础上进行能量平衡分析,采用近似分析进行 求解,得出蓄冷和释冷工况下的运行特性曲线。 .通过测试蓄冷装置系统中的温度、流量、压缩机电流、电压等参数,对蓄冷空 调系统的蓄冷、融冰、常规空调工况过程进行试验研究,通过对试验数据整理,得到蓄 冷系统的各参数随时间的变化规律,深入分析了该系统的蓄冷和释冷特性以及蓄冷和释 冷过程的各种影响因素和趋势。将计算的结果与试验结果作了比较,对二者的差异进行 了分析。 .引用工程实例对系统的各种运行方式、控制策略加以比较和讨论,对蓄冷空调 系统各种蓄冷方式的性能进行了分析、比较和评价。针对蓄冷空调系统特点,对常规空 调系统和蓄冷空调系统进行了经济分析对比,计算冰蓄冷空调系统的各项技术经济指 标.以江苏省电价政策为背景,计算了现行电价结构对运行电费的影响,这些分析对冰 蓄冷系统的研究、设计和对现有冰蓄冷系统的诊断具有重要的参考价值。 本文将蓄冷系统的理论与试验相结合,在阐明系统特性的同时,运用具体、准 确的 数据向业主和电力部门证明采用蓄冷技术是可行有效的。希望此文能对蓄冷 空调的发 展、推广起到一定的推动作用,并为蓄冷系统的设计和运行操作提供帮助。 关键词:蓄冷释冷空调经济指标堡主芏堡垒查 一? . .. . , :., , , , , . , , , , ?,? . , , ? . . ., , ? , ?. ??垒?? . ’ . , ,。. : :: 硕士学位论文 第一章绪论 .蓄冷空调技术研究的背景 蓄冷空调技术是人类在面对能源危机时对满足自身享受方式的一种转移和改变。随 着能源危机和峰谷电价差异的出现,蓄冷??这种能够将峰谷能源的利用做出合理调 配、能够移峰填谷的技术也就应运而生了。蓄冷实际上是对能源的一种储备:在用电低 谷、电价较低或空调不需要工作时开始蓄存冷量;而在用电高峰、电价较高或空 调需要工作时停止蓄冷、释放冷量来制冷,从而完成能源利用在时间上的转移,节省 运行费用,降低运行成本?。 自世纪年代开始,世界范围的能源危机促使蓄热冷能材料和技术的研究 迅速发展。迄今为止,国内外研究开发的显热、相变潜热、化学反应热等各类 蓄热冷介质,从高温到低温、从无机到有机、从单一到混合有数百种。然而大多数 物质的价格比较昂贵,各方面的性能也不够完善,真正有实际应用价值的只有几十种。 当前最大规模的应用领域应属建筑物的空调蓄冷。 电能的生产和使用具有一个明显的特点,即发电和用电必须同时进行,它是一种不 可直接储存的能源。电力供应高峰不足而低谷过剩的矛盾随着我国经济和社会的发展愈 加突出,城市中央空调的应用和家用空调的普及加大了这一矛盾,采用需求侧管理 的蓄冷空调系统是有效的解决途径之一】。年月 目,中国节能协会蓄冷空调研究中心成立现名为中国节能协会蓄冷空调专委会【】, 出台与其相配套的优惠用电政策,这给蓄冷空调的广泛应用和发展带来了契机。 .蓄冷空调发展的历史、现状及应用的前景 早在年,美国牛奶工业中首先采用冰蓄冷设备【】。年代由于能源危机的爆 发以及随着经济的发展和生活水平的提高而导致中央空调大量的使用,加剧了电网的峰 谷荷差,蓄冷技术得到了迅猛发展,派生出水蓄能、冰蓄冷、共晶盐化合物蓄冷技术。 同时,其应用范围不断扩大,从工业冷却到建筑物空调、区域供冷和电厂蓄能。截止到 上个世纪末,美国己有台冰蓄冷设备【。美国蓄能协会预测到年全美采用蓄 能技术的空调将达到%以上。在英固,大型蓄冰系统就有多个,总容量达×第一幸绪论 ,在加拿大、德国、澳大利亚等国,蓄冷技术也得到了相当广泛的应用‘”。迄今 在美国、加拿大、日本和法国等从事冰蓄冷技术的开发及专用制冷机开发的公司已不下 家。年蓄冰空调在空调市场中的占有率为.%,至年增至.%,其上 升趋势显著一。在日本,年,只有个左右冰蓄冷空调系统.而到了年. 己发展到了多个冰蓄冷系统,如把水蓄冷空调计入在内,则已达个四。 我国的台湾省自年从国外引进冰蓄冷及控制设备,建成台湾第一个冰蓄冷空 调系统以来,蓄冷空调系统发展很快。年台湾只有个蓄冷空调系统,到 年底己建成多例蓄冰空调系统【。大陆蓄冷空调起步较晚,从上世纪年代起, 在体育馆建筑中开始采用水蓄冷空调系统,进入年代,建造并投入运行的蓄冷空调 系统逐渐增多,有些蓄冷空调工程还具有较高的水平,为我国蓄冷空调技术的应用积累 了宝贵的经验,并对我国蓄冷空调今后的发展起到了推动作用。中电深圳电子科技大厦 采用了法国冰球式蓄冷系统,使装机容量降低了%以上?。北京西冷工程公司 研制的有压罐式齿球蓄冷器已获得国家专利,并用于北京日报社综合办公楼蓄冷空调系 统中,取得了一些使用经验和数据【】。截止到年月底,已建成和正在建的水蓄 冷和冰蓄冷空调系统共计项,其中绝大多数为冰蓄冷空调系统引。 蓄玲空凋技术应用领域十分广泛,主要应用在下列领域: 使用时间内空调负荷大,其余时间内空调负荷小的场所。如行政办公楼、银 行、百货商场、宾馆、饭店的中央空调系统; 周期性使用、负荷比较集中、变化比较大的场所。如影剧院、体育馆、大会 堂、音乐厅、餐厅等; 作为特殊工程的应急备用冷源。如医院、计算机房、电话机房和易燃易爆物 品仓库等.使用应急蓄冷系统可以大大减少对应急能源的依赖,提高系统的可靠性: 对于飞机上所使用的空调,蓄冷的优势更为明显。例如波音飞机,如果 美元,但如果用事先蓄 在飞行过程中用其专用燃料发电制冷,那么每小时费用约为 冷的方式,则每小时费用仅~美元【?。 对现有空调系统的扩建,可通过增加蓄冷设各来增加制冷量: 作为区域供冷的冷源。由于区域供冷容量大,制冷机可以很高,这对于 初投资和运行费用更加节省,能耗更为降低: 家用空调。家用空调用电特点是用电集中,数量大,持续时间长,常常是持硕士学位论文 续至深夜。家用空调蓄冷可以利用白天上班时间不需要开家用空调的时候进行,也可以 在后半夜低谷时进行,视具体情况而定。若能在家用空调上普及推广蓄冷技术,将大大 削减供电高峰负荷。同本现在已开发出带蓄冷的小型空调机组,用在一些家庭和商用建 筑上四。 为推动蓄冷空调技术在我国的广泛应用并保证其『确实施,国家经贸委办公厅已颁 布文件,其中将冰蓄冷空调作为今后的重点发展项目。年颁布的国务院有关文件 中更强调了“为缓解高峰用电对电网安全稳定运行的压力,保证经济发展和人民生活水 平提高对电网的需要,要加大推行峰谷电价的力度,鼓励用户采用节电技术措施,多用 低谷电,加快推广蓄冷空调等削峰填谷的技术措施”【】。目前峰谷电价政策的出台及 其不断的发展完善,将为促进我国蓄冷空调的发展和应用创造良好的外部经济坏境,蓄 冷技术在我国的应用将形成不可逆转的趋势。 随着蓄冷技术的广泛应用,许多科研机构都在不发新型的蓄冷空调技术,以求不断 提高蓄冷产品的性能,进一步提高其应用的效益。目前蓄冷空调的研究工作主要集中在 以下几个方面: 应用数值方法建立静态和动态蓄冷槽的数值模型研究或预测蓄冷槽的性能。 泊,】分析了密封式蓄冰的制冰和融冰过程,提出了数值模型,对系统进行动 态模拟。惦等提出了冰盘管式数值模型。蔡祖康四提出了冰蓄冷槽的简化计算模 型,指出如何确定蓄冰槽的容积、制冰换热器的结构形式以及如何进行换热器的设计。 为简化计算,作了如下假设:每一时刻槽内水温都保持均匀分布;忽略冰和换 热器的热容量,冰层呈圆筒型;忽略蓄冰槽与周围环境的换热:水温降到 以前.槽内不出现冰。计算时分为蓄冷过程前期槽内水温降到的过程与蓄冷过 程后期冰生成过程两个阶段。 对制冰和融冰特性的研究 国内较早研究冰球特性的是清华大学的赵庆珠教授,她在年发表了两篇关于 “,而实际的冰球蓄冰设备是将许多冰球堆集在一个 单个冰球蓄冰和融冰过程的文章‘ 圆形断面的蓄冰罐中。李先庭】建立了冰球式蓄冰罐的数学模型。张华吲也作了关于 冰球结冰蓄冷过程的研究。 与冰蓄冷相结合的低温送风系统的研究 采用冰蓄冷的空调系统,主机的出水温度从传统的~下降为~?.相应的第一章绪论 主风道送风温度下降为~ ?,这样随着送风温差及送风焓差的增大,送风量下降, 可有效地减少通风管的截面积,降低房屋层高,节省建筑费用或增加有效利用空间,送 风机组的功率也大为减少。因此,低温送风正成为当前研究的一个热点。但这 种系统的送风温度及水温均远低于常规空调,故对水管和风管的保温有其特殊的要求。 对机房内,特别是与蓄冰系统相接的低温水管,应加厚保温层,以免保温层表面温度过 低,引起凝结水。 郭瑞茹【】撰文指出,对于这种系统,未来的研究重点是如何更好地利用送风系统 发挥冰蓄冷的优势,比如送风系统与新制冰技术的相互配合,开发控制软件及相应的控 制设备等。至于送风系统本身,主要是硬件设备的开发,比如研制更适合于低温系统用 的冷却盘管,性能良好的高诱导比散流器等。 相变材料 的研究开发 早期的相变材料多用冰。但冰蓄冷的制冷主机要求在冰水出口端的温度低至一?以 下,故使制冷机的蒸发温度、蒸发压力均降低,使得制冷机组效率下降。与一 般主机出 水温度相比,制冷量将降低至常规空调的%左右。而且,由于制冰槽及冰水管路 温度常低至?以下,须增加绝热层厚度,以免发生外部结露并减少漏热。 从年代开始.共晶盐作相变材料的蓄冷系统相继出现,到年月全美已经 安装了~套】。共晶盐是由水、无机盐及添加剂调配而成的混合物.它无毒、不 燃烧。目前使用效果较好的有两种,一种相变温度为.?,相变潜热为’ /, ,另一种相变温度为?。这种系统由于相变温度较高,因此与冰 密度为./ 蓄冷系统相比,主机效率可以提高很多,相当于一般常规冷水机组效率。该系统工作在 以上,冷水侧可采用一般常规冷水机组系统设计方法,也无需考虑管路的冻结闯题, 它与现有的空调系统极易耦合起来,因此特别适用于传统空调系统的改造。 共晶赫系统虽然相变温度较高可高达~。,但蓄冷密度低,不足冰蓄冷的 %,气体水合物 蓄冷作为一门新兴的空调蓄冷技术应运而生。很多制 冷剂能在~?与水相结合生成气体水合物,而且结晶相变热大有些水合物单位容 积相变热大于冰,美国?等做了这方面的研究工作。中科院广州能源研究所” “ 和华南理工大学也在做这种工作。指出了今后的研究重点:建立实用气体水合物蓄 冷装置,为实际生产打下基础;选择合适的替代工质,使其在合适的温度和压力下生成 水合物:深入研究气体水合物的生成和蓄冷机理,进一步使用相变和非相变混合工质或硕士荦位论文 添加剂的方法强化蓄能密度,减少过冷度,提高换热速度,缩短蓄冷时间;进一步改进 和完善适合气体水合物工质的实用蓄冷装置,在实际工程中展开应用研究。 蓄冷的强化传热研究 蓄冷技术包括显热蓄冷技术和和潜热蓄冷技术,不同的蓄冷介质使其蓄冷特性具有 显著的差异。对不同蓄冷介质传热机理的研究,获得相应的技术设计参数是设计高效蓄 冷槽的关键。对传热问题的研究也可以为蓄冷系统的仿真研究提供依据。叶水泉 】以 实验比较了双金属蕊芯冰球和无金属蕊芯冰球的结冰情况,指出加了双金属蕊芯后,冰 球的结冰速度提高了/~/,相应的结冰时间也缩短了/~/。结冰前,冰球的降 温速度也比无金属蕊芯球略高。该文还比较了球内介质分别为水和添加速冻剂的配方溶 液时的结冰情况,指出,配方溶液的导热系数比水小.因此其降温速度较慢,但由于速 冻剂的作用,一旦达到成核点温度,其凝结速度比水快得多。 蓄冷技术的系统节能和经济性的评价和预测方法 张华等分析了影响冰蓄冷空调经济效益和社会效益的因素,建立了一个评价冰 蓄冷空调经济性的模型,归纳出评价蓄冷空调系统的五项指标:高峰用电转移率、蓄冷 率、制冷机容量变化率、性能系数降低率、增加投资回报年限。 张力君等‘】建立了冰蓄冷空调系统经济分析的数学模型,以一个实例分析了蓄冷 率和电价结构对冰蓄冷空调系统初投资和运行费用的影响,介绍了求最佳蓄冷率的方 法。同时指出,在进行部分蓄冷空调系统设计时,按设计日最大负荷求得最佳蓄冷率后, 系统的制冷机容量、配电容量和储冰设备的容积也随之确定,因此,最佳蓄冷率是选择 制冷机容量和储冰设备容积的重要依据。 蓄冷系统的工作模式及其控制 蓄冷系统有两种运行策略,即全部蓄冷和部分蓄冷。全部蓄冷系统是白天不开冷水 机组,建筑物所需负荷出冰提供:部分蓄冷系统是白天建筑物所需的冷负荷 由冷水机组 和冰共同提供。蓄冷系统一股采用部分蓄冷,其冷水机组和储冰装置容量小,初投资少。 部分蓄冷系统可分为两种模式,即冰优先和机组优先。冰优先指白天提供冷量时以冰为 主,不够时再由制冷机提供,机组优先则相反。 陈仕泉【对机组优先和冰优先两种模式进行了比较,指出对于冰优先系统,冷水 机组容量较小,储冰容量大,冷水机组在部分负荷下运行,效率较低;对于机组优先系 统,白天冷水机组处于满负荷运行状态,运行效率较高,但蓄冷装置的融冰量每小时都第一章绪论 在变化,对控制要求高,否则会造成冰不够用而室内温度过低,或者冰用不完而室内温 度降不下来的现象。 刘业风口】对常规空调系统、机组优先控制的部分蓄冷系统和优化控制的部分蓄冷 系统进行了比较,指出优化控制具有明显的经济性。与常规空调系统相比,机组优先控 制只节约.%,回收期超过年,而优化控制可节约 %,回收期仅年多。 高效的制冰、空调双工况压缩机 从运行的经济性考虑,蓄冷系统的主机需要较好的双工况性能,使其在制冰 和空调 工况下,均有较高的值。 丰富和完善蓄冷空调技术理论和系统设计方法四 从发展和优化单元式蓄冷槽角度出发,加强对现有蓄冷槽性能的实验研究:应用数 值方法建立静态和动态蓄冷槽的数值模型研究或预测蓄冷槽的性能,从而实现系统的设 计优化。通过对已建项目进行系统测试和蓄冷空调系统运行经验的总结,丰富对实际运 行状况的了解。 研究开发新型蓄冷技术 目前新型蓄冷技术的研究工作有水合物蓄冷技术和冰蓄冷技术。如替代工质 的水合物蓄冷技术;直接接触式制冰晶技术的研究:过冷水制冰技术在蓄冷技术中的应 用研究;结合冰晶制备和区域集中空调技术的冰水两相流输送供冷技术的研究:利用乳 化液制冰技术:利用多孔性材料强化密封件蓄冷技术等。 户式蓄冷空调的研究 清华大学周晓棠【用某公司生产的户式空调配以适当的冰蓄冷系统,对户式蓄冷 空调系统进行了实验研究。并以北京地区一使用面积为的住宅为例,对实验结 时,可节约运行费用%,用 果进行分析,得到如下结论:当蓄冰槽体积仅为. 电高峰耗电量减少%,机组的装机容量减少%,其经济效益是很可观的。 .蓄冷空调系统技术简介 ..蓄冷系统的分类 目前国内外相对较为成熟的蓄冷系统有水蓄冷、冰蓄冷和共晶盐式蓄冷,自然界中 水源最为充足,且易于蓄存,故目前大多数采用水、冰作为蓄冷媒体。水蓄冷是利用硕士学位论文 ?~?的低温水进行蓄冷的,其优点是投资省、技术要求低、维修费用少。但由于水 具有蓄冷密度低,只能利用差,蓄冷量为./,占地面积大,冷损耗大, 防水保温麻烦等缺点。而冰蓄冷蓄能密度大,蓄冷温度几乎匿定;体积只有水蓄冷的几 十分之一;便于蓄存,对蓄冷容器的要求较低,冰蓄冷所占用的空间只有水蓄玲的 %%。并容易做成化、系列化的标准设备,给用户带来了极大的方便,同时蓄 冷器可就地制造,节约了大量的资金,为冰蓄冷的广泛应用创造了有利条件。 动态蓄冰空凋蓄冷方 静态蔷冰到.常用蓄冷空调方式 冰蓄冷可分为:冰晶式、制冰滑落式、冰盘管式冰盘管式分为内融冰式和外 融冰 式,内融冰又?完全冻结式 ,外融冰又叫直接蒸发式 和封装式等几种型式,如图?所示【】。成熟的商品化 的蓄冰系统大致有蛇形盘管式以美国 公司的产品 为代表、圆形盘管式以美国的产品为代表、形盘管式以美国的 公司的系列产品为代表、冰板式以美国公司、公司和浙江吉佳机电 设备公司为代表、冰球式以法国的、美国的和北京的西冷公司为 代表。各种冰蓄冷系统的特性如表.所示,其中应用最广泛的是冰盘管式和冰球 式引。近年来许多学者对冰盘管式蓄冰设备进行了研究【】,生产厂家也开发出许多系?? 墨二兰鲨垒 列的冰盘管产品。但由于冰盘管管道较细,流动阻力较大,技术要求较高,目前国内还 没有一个生产冰盘管的厂家。而冰球式由于其结构简单,可靠性高,水阻力降较小,技 术要求低换热性能好等优点,已逐渐成为蓄冷系统的发展方向 。且由于其设备结 构简单,成本低,蓄冷罐可现场制作,适合在国内推广【】。至年底国内蓄冷空调 的应用状况绘制成如图一所示,图中的数据表明,在我国应用最多的蓄冷系统当属 冰球式。 表?冰蓄冷系统特性比较 硕士聿伍论丈 图.截到年底国内蓄冷空调应用状况.?川 ..蓄冷系统的运行策略和工作模式 幽. 全部蔷冷运行策略的方式.? 第一章绪论 .蓄冷系统运行策略 蓄冷空调系统运行策略按负荷转移的多少可以分为两类:全部蓄冷策略和部分蓄冷 策略。 全部蓄冷是指设计同或周非电力谷段的总冷负荷全部由蓄冷装置供应,制冷机 组在此时段不运行。在电力谷段无空调负荷或负荷很小时,开肩制冷冷并利用一定 没备将冷量储存起来。恢系统对蓄冷装置和制冷机组的装设容量相对其它是最大 的,初投资相对最多,而运行电费相对最节省。全蓄冷系统可依据冷负荷的特点有不同 的安排方式,代表性安排见图.。 部分蓄冷系统是指仅将设计日非电力谷段的冷负荷总量转移一部分进行蓄 冷.白天 由制冷主机与蓄冷装置联合供应冷负荷的需要。部分蓄冷系统在过渡季节由于冷负荷减 少往往可以全蓄冷方式运行。部分蓄冷系统可依据冷负荷的特点有不同的安排方式,代 表性安排见图.。 图.部分蓄冷运行策略的方式 .?硕士学位论文 部分蓄冷系统以其高的负荷率而使其设备投资和配电功率大大减少为特色;全蓄冷 系统以其将空调负荷“昼夜颠倒”、完全利用低谷电力.大幅度节省电费为特色。 部分蓄冷系统在运行控制中又存在两种方式:一种是以制冷机供冷为主制冷优 先,另一种是以蓄冷装置释冷为主蓄冷优先,其它不足部分互为补充。制冷优先方 式主机满负荷运行时间长;而蓄冷优先方式能更好地利用峰谷电价差,更多地节省运行 费用。 在蓄冷系统流程中,按制冷机组与蓄冷装置的相对位置的不同可设置为并联连接和 串联连接。在串联连接中按其相对位置的不同又可分为制冷机组位于蓄冷装 置的上游或 下游的流程配置。在主机上游的流程中,空调回水或乙二醇溶液先经过主机,蒸发 温度较高,因此主机效率较高,但与此同时蓄冷装置的蓄冷容量不能得到充分发挥:在 主机下游流程中,空调回水或乙二醇溶液先经过蓄冷装置冷却到中间温度,再经制 冷机组冷却至空调负荷要求的供冷温度,此时制冷机组运行在较低的蒸发温度下,制冷 机的效率及容量都比位于上游时要恶化,而蓄冷装置的释冷温度高,为此释冷率得到提 高,即同一蓄冷装置的有效容量得到提高。 而在制冷机组与蓄冷装置并联的流程中,制冷机组与蓄冷装置运行在相同的进出 溶液温度条件下。并联流程不适用于低温送风系统,并联流程在释冷供冷时溶液泵的运 行功率较小,适合于全量蓄冷运行策略,尤其是作为备用冷源。 .蓄冷系统的工作模式 根据不同的流程配置,冰蓄冷空调运行模式有:机组制冰图、制冰同时供 冷图、单制冷机供冷图.、单融冰供冷图、制冷机与融冰同时供 冷图一。 负荷 制冷机组 凇僦仁阿蓄冰筒绍台 蓄冰筒组合 制冰同时供冷工作模式 机纲制冰:作模式第一章绪论 制冷机组 负荷 蓄冰筒组合 单制冷供冷一作模式 单融冰供冷工作模式 图蓄冷系统常见:作模式制冷机组 制冷机组?叫负荷 负荷 , 丁 蓄冰筒组合 蓄冰筒组合 制冷机组优先 融冰优先 图】.制冷机与融冰同时供冷:作模式 .??..常用制冷机组的主要特性 表制玲机组制冰容量与标定容量比值’ ?制冷机组的制冷能力随蒸发温度的降低而减少,随冷凝温度的降低而升高, 通常制 冷机组在制冰工况下的容量仅为标定容量的%~%。在制冰工况下,制冷机组一 般 满负荷运行,在系统运行于融冰工况时,对于释冷量的控制是通过调节进入蓄冷槽的流 量来进行的。当载冷剂采用%的乙二醇溶液时,对制玲机组融量的影响系数为.~ .。因此,当蓄冷时,如制冰温度为.~.?,则制冷机组的容量与标定容量的比值 如表.所示。硕士学位论文 适合于冰蓄冷系统的常用冷水机组有:活塞式冷水机组、涡旋式冷水机组、螺杆式 冷水机组和三级离心式冷水机组。表.为上述各种制冷机组的容量范围、性能系数和 供冷温度等性能参数。 表常用制冷机组性能比较 ..冰球式蓄冷系统 本论文在讲述蓄冷系统时,均以冰球式蓄冷系统为研究对象,在此对冰蓄冷系统作 一详细介绍。 冰球式蓄冷系统是封装式冰蓄冷系统的一种,该系统将蓄冷介质??水密封在塑料 容器内,并将这些容器密集地安置在密闭的金属储槽内或堆放在开敞的储槽中,组成蓄 冷装置。在冰球式蓄冷系统中,经过特殊处理的水??冰为蓄冷介质,乙二醇溶液为蓄 冷和放冷流体二次冷媒。该系统结构简单,安装、运行、维修方便,采用闭式循环 时,蓄冷槽可根据不同建筑场地设计为立式或卧式各种规格容量,可设置在屋内外、地 面上下或屋面上以节省占地面积。 .蓄冰球 冰球式蓄冷系统的封装容器主要有冰球和蕊芯冰球,冰球~般为圆球形,蕊芯冰球第一章绪论 北京西冷公司的产品为代表或 为圆球形以法国西亚特公司、美国的公司、 哑铃形以杭州华源公司为代表。在这旱主要介绍一 下冰球。 密封塞头 用于蓄冷空调的.型号冰球结构如图. 所示,外径为 空 气 /,外壳采用 材料,内充去离子水和成核添加剂, 聚乙 烯材料外壳 由于容器为刚性结构,水溶液注入预留膨胀空间为 水及添 %。,冰球性能参数如表?所示。由于容器 为刚性结构,水溶液注入预留膨胀空间约为%, 图.冰球结构图 水在其中冻结蓄冷。其换热面积约为 . ./.,每立方米空间可堆放个冰 球【“。 蓄冰球外壳用高强度聚烯烃材料制成.球壳厚.,载冷剂流过它时不会变形, 球形吹塑不会泄漏,超声波熔焊密封塞头,内注以具有高凝固一融化潜热的 蓄能水溶液. 其蓄冰温度 。冰球的寿命在年以上,能够反复使用万次而不会损坏。另外, 聚乙烯材料对于相变材料和传热介质是中性的。 蓄冰球的主要特点是: 球壳呈中性。对于球内的蓄冷液和球外的载冷剂来说均呈中性: 球壳无变形。球壳厚.,载冷剂流过无变形; 球形采用超声波熔焊密封: 塞头采用超声波熔焊密封; . 蓄冷液是专利技术,由法国和有关国家试验测试技术报告 ?: ,使用寿命年; 寿命长。球体承压/ ,每堆积立方最小结冰换热系 单位蓄冷量大。每堆积立方蓄冷量× 数可达. .。,每堆积立方最小融冰换热系数大于等于 / ./.。: 乙二醇溶液对球体无腐蚀作用: 维护费用低。由于采用储冷球系统蓄冰,乙二醇溶液与金属的接触面积远远硕士擘住论文 小于金属盘管蓄冰系统,可以减少系统的维护费用。 袭 .冰球的技术性能参数..蓄冷槽】 冰球式蓄冷系统的蓄冷槽可分为敞开式和密闭式两种,通常为钢制、玻璃钢制或钢 筋混凝土结构,可布置在室内或室夕,也可布置在房顶或埋设在地下以节省占用面积和 空间。钢制蓄冷槽一般应用在密闭式压力系统,形状为圆柱体,根据安装方式不同,又 分为卧式和立式两种,而卧式应用较多。钢筋混凝土蓄冷槽用在敞开式系统,为矩形结 构。第一章绪论 冰球在安装时,由于其外形对称,在蓄冷槽中成包装排列,填满蓄冷槽内部,因而 乙二醇溶液可以在每个容器四周环流,热交换均衡。为防止流体在蓄冷槽内发生局部短 路而引起换热性能下降,在蓄冷槽的进出口均设有均化格栅或散流器,使流体在蓄冷槽 内流速均匀。在矩形蓄冷槽或敞开式蓄冷槽中,通常在槽内设有定位限制的格栅或挂栅, 使封装容器完全沉浸在载冷剂中。有时还在蓄冷槽内设置必要的导流挡板,促使溶液均 匀流动,提高其换热效率。 蓄冷槽内表面必须光滑、平整,以防容器因移动而发生磨损。钢制蓄冷槽应考虑防 腐措施,外壁应有良好的隔热,包括蓄冷槽的支座部分,以减少冷耗。 作为蓄冰系统核心部件的蓄冰罐具有以下一些突出优点: 因蓄冷罐制作灵活,故可最大程度地利用有效空间。经法国和日本等国家的 众多工程的多年实践.蓄冰罐内流体的流动均匀性已近完美。 蓄冷球具有极高的可靠性和使用寿命: 系统的总换热面积即球的表面积比其它蓄冰系统大得多.所以它的 瞬时放冷速率比其它系统大,这一特性保证了系统运行的高可靠性和安全避 峰。 目前,各制造厂商均提供标准的钢制蓄冷槽产品,如法国公司生产的 型标准蓄冷槽有卧式和立式两种;也可以根据不同建筑场地提供技术要求,委托现场制 作。对钢筋混凝土蓄冷槽则根据设计要求在现场制作。 .载冷剂不冻液的性质 目前的冰蓄冷均为载冷剂循环式。载冷剂是质量百分数为%的乙二醇溶液 ,它是目附冰蓄冷空调系统中最常用的不冻液。凝固点为.?, 价格约为元/,其密度比水稍大。它是无色、无味的液体,其挥发性低、腐蚀性 低,易溶解于水及多种有机化合物。乙二醇水溶液的凝固点、潜热、密度、比热、导热 系数、粘度随溶液浓度不同而变化。蓄冰系统乙二醇水溶液的凝固点应低于最低运行温 度~。此外,乙二醇腐蚀性很低,但乙二醇的水溶液呈弱酸性.因此,在使用过 程中乙二醇溶液中需加入添加剂。添加剂包括防腐剂和稳定剂。防腐剂可以在金属表面 形成阻蚀层:稳定剂可以使乙二醇溶液维持弱碱性。溶液中添加剂的添加量为~ 乙二醇的物性如表.所示,它具有以下优点:冻结温度合适;腐蚀性低:堡主主堡丝查 ??一一一 热物性可接受;化学稳定性好:价格稳定:安全可靠;环保方 面目前尚无法规限制其使用。但是在排放时必须充分加以稀释尽量避免造成环境污染 】。 表乙二醇的物性 名 称 特 性 名 称 特性 分子式 . 。: 比热容/。 ?时 溶解热/ 蒸发热 密度地?时 外 观 无色液体 % 水中溶解度 ;。%% 。拼.?。 毒 性 轻微 鎏喜 嚣分 % . ? 。比 粘度 ? .本课题研究的目的及意义 目前我们大力推广的冰蓄冷空调技术是转移高峰电力、开发低谷用电、优化资源配 置、保护生态环境的一项重要技术措施,符合我国的长期国策。冰蓄冷空调的运行费用 比常规空调少,但一次性投资较大,而且在技术方面还有很多不成熟的因素存在。在当 今世界能源消耗逐年增加、环保意识逐渐增强、大城市空调负荷又快速增长的情况下, 应用蓄冷空调技术具有很大的社会效益和经济效益。因此我们有必要对该项技术进行深 入的探讨和分析。 从宏观经济角度而言,采用蓄冷空调可以非常有效地转移尖峰用电至低谷用电时 段,大大改善城市峰谷供电平衡,提高发电机组效率,减少输配电损失。由于削峰,可 以避免为满足几个小时的尖峰负荷而新建电厂,节约投资资金。由于提高了发电效率和 减少了矿物燃料的消耗,减少了烟尘和等的排放,减轻污染,保护环境。从最终用 户角度而言,蓄冷空调系统可以减少制冷机组装机容量和功率,提高设备利用率,节省第一章绪论 运行费用。因此,冰蓄冷技术的研究对于平衡电网负荷、缓和电厂峰谷矛盾 以及节省能 源、降低运行费用有着较大的意义。蓄冷空调技术的发展于国于民都非常有益,研究、 开发及推广蓄冷空调技术是非常有必要的。 本文旨在通过对蓄冷和释冷过程计算和实验研究、通过对蓄冷过程的运行特性和经 济评价分析,能够得到了一些有价值的数据和图像,向业主和电力部门证明采用蓄冷技 术是可行有效的。能对蓄冷空调的发展、推广起到一定的推动作用,并为蓄冷系统的设 计和运行操作提供帮助。 .本文的主要研究内容 据文献调查,有关蓄冷的性能试验分析,已有过大量研究,而对于蓄冷和释冷过程 具体方面的研究尚未见诸文献。 .对蓄冷和释冷过程作了理论分析,在简化数学模型的基础上进行能量平衡分 析,采用近似分析方法进行求解,得出蓄冷和释冷工况下的运行特性曲线。 .结合具体实例,将蓄冷运行与常规空调工况运行作了多方面的比较,分析蓄冷 空调在不同运行模式下的各种经济评价指标,给出电价结构对运行费用的影响,分析峰 谷电价差等优惠政策带给用户的实际利益; .本论文在简单阐述蓄冷技术基本理论的基础上,选择与冰蓄冷空调系统相匹配 的部件,自行设计和组装一套蓄冷系统实验设备,采用测试温度,用 公司的数掘采集系统实时监测、多点采集实验数据:进行蓄冰工况、融冰工况和常规空 调制冷工况的相应实验,选用合理的测试方法测量冰蓄冷系统中温度、压力、压缩机功 耗等参数随时间变化的一系列特性曲线,研究冰球式蓄冷系统的实际运行特性和双工况 制冷机组的特性.经过整理分析实验数据,得到蓄冷过程和取冷过程的各种影响因素, 给出系统在不同外界条件下的运行性能曲线,从而为冰蓄冷空调设计和运行提供指导依 据。硕士擘住论文 第二章冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的理论分析 .蓄冷基本理论 ..相变理论 物质从液相变成气相或从固相变成液相,需要吸收大量的热,物质相变时所吸收或 释放的热量是物质的潜热。物质相交吸热时,把吸收冷量蓄存起来,在需要时把冷量释 放出来的方法,就是相变蓄冷。水是一种相变潜热值很大,使用最为方便的蓄 冷介质, 图.为水的相变显热潜热变化图.它表明了水的相态变化过程显热、潜热的变 化。 ~ / / 一一吖? / ? .? ? 图水的相变及显热、潜热图 / .段:固相冰温度变化时显热焓量变化,冰的热焓量的变化为:。。。一,。 /,其中,。。. /,为冰每变化?时热焓量的变化。 段:圃相冰融化成液相水的潜热阶段,冰变成水的潜热为: /。 段:液相水温度变化时显热焓量变化,水的热焓量变化为?包。,一“ /,。。,. /.其中。‘第二章水蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的理论分析 由上述水的相态变化可以看到,液??固相转化或液??气相转化或固??气相转 化,都包含着巨大的潜热变化。由于在液??气转化时,体积变化非常大,用来 进行冷 量的蓄存,操作很不方便。因此,相变蓄冷操作中,大多采用液态??固态的相 变转化 来蓄存冷量。利用冰来储存冷量,就是利用图.中这段潜热来进行冷量的蓄存。 值得指出的是,在实际操作中,除了利用段潜热外,也可以利用显热储存冷量,即 图一的和段。 蓄冰槽中制冰和融冰过程属于伴有相变的热传导问题。在伴有相变的导热过程中, 包含了相变和导热两种物理过程,它比单纯的导热问题要复杂。相变导热问题有以下两 个特点【: 固、液两相间存在明显的移动界面。当液体或固体的表面温度低于或 高于其凝固或溶化温度时.凝固或溶化过程从表面开始并推向其内部,直至 液体或固体全部凝固或溶化为止。在整个相变过程中,存在一个区分液相与固 相的移动界面,这个界面把固液两相分离不来,直至相变结束。相变温度发生在?左 右,且两相界面是一个明确的几何面。 在两相界面上有相变潜热的释放或吸收,相界面位置随时间而变动。 ..大气环境温湿度对蓄冷的影响 冷水机组实际制冷能力,随着蒸发温度或蒸发器出口液温降低而减少,随着冷 凝温度或进冷凝器水温降低而提高。根据换热器内的传热传质原理和空气特性可知, 在夏天,用冷却塔的水冷式冷水机组,其性能系数主要受大气环境湿球温度的影响【】。 夏季设计日湿球和干球温度的变化规律接近一阶谐波函数,表达式关系为:%浯一等 协:, 。,/詈?志。隆一等 式中, 时刻室外湿球温度,?: ?? ,?? 时刻室外空气干球温度,?: 夏季空调室外计算湿球温度,?; ,?? 夏季空调室外计算干球温度,?: ??硕士学位论文 夏季空调室外同平均温度?: ,。?? ??计算时刻: 占??夏季大气压。 以南京市气象数据为依据,,。.。,,。 ?,。.?,则昼夜干湿球变化曲线如图所示。. 。?等 . 仁:“。。,隆一等 湿球温度变化曲线 干球温度变化曲线 图.南京地区干湿球温度变化曲线. /根据求平均值公式可求得夜间制冰时间内干球温度平均值为.:~:、湿 球温度平均值为.:~:。白天主机制冷时间干球平均温度:.:~ :、湿球平均温度为.:~ :。可见白天制冷工况和夜间制冰工况时室 外平均湿球温度变化很小,可以认为夏季使用风冷冷却塔的冷水机组冷凝温度在白天和 夜晚的变化不大,对蓄冷的影响也不大。 ..蓄、融冰机理 为进一步研究冰球罐的蓄、放冷特一陛,首先从传热理论上对其进行分析。冰球式蓄第二章冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的理论分析 冰设备的传热主要包括冰球壁外表面与乙二醇的对流换热和冰层、球壁的导热及球内水 与冰面的传热。冰球罐为立式长正方形.冰球在罐内是随机填充的正四方紧密堆积体, 随机填充。 球体换热努谢尔特数的经验公式为九: ? ?:一二 由于乙二醇的流动方向是沿冰球罐高度的方向,其截面积不断改变,平均截 面。可 按下式计算: . 。:地::?而。 则表观流速矿么,‘为系统乙二醇流量代入’.式计算,得?时导 热系数为./.矧,远大于冰球壁的导热系数./?‘,因此,可忽 略球壁的影响。 所以,整个传热过程可看作由三部分组成,各参数位置如图所示: 池,, 耻志去巴去畦 式中, .??冰球内径: ??冰球外径: ??结冰开始后的时刻冰层的半径: 。,??载冷剂与盘管内壁的对流换热系数; 。??冰球外壳的导热系数: 丑。。??冰的导热系数:硕士聿位论置 第一项为乙二醇与冰球内壁的热阻,第二 项为冰球内、外壁之间的热阻,第三项为球内 冰层的导热热阻。冰层的相变界面可近似视为 球形,将冰球内的冰层视为冰壳,根据同心球 壁导热计算。 图冰球结构不意图 ? ..典型冰蓄冷系统流程说明 制冰蓄冷时,由蓄冰泵将载冷剂送至制冷主机的蒸发器板式换热器降温至? 后输入蓄冰槽,与冰球进行热交换,使球内水溶液逐渐降温结冰,载冷剂吸热升温后离 开蓄冰槽,其温度约为.。,再由泵送入制冷主机的蒸发器降温。蓄冰槽中冰球内的蓄 冷介质按载冷剂的通过方向逐段结冰,直至完全冻结,这时载冷剂离开蓄冷槽的温度降 至.。左右,控制机构控制制冷机组停机,完成蓄冰过程,见图。 。票蠢翥醇三三三三三二芟眩票嘉蠢醇三三三三三? 圈冰球融冰过程 豳冰球结冰过程 .?融冰释冷时,由融冰泵将蓄冰槽中的载冷剂抽送至热交换器与空调回水进行热交 换,向空调系统提供冷冻水。在融冰开始阶段,蓄冰槽内的载冷剂温度仍为蓄冰槽完成 时的温度.左右,一段时间后,载冷剂温度逐渐上升至?。。冷冻水经热交换器 和温度控制阀后温度由?降至?,载冷剂回流温度约为?~。进入蓄冰槽融 冰后,由融冰泵再向热交换器提供?~?的载冷剂,见图。在部分蓄冷模式中, 制冷机组和蓄冰槽应同时提供冷负荷,此时一部分回流载冷剂经蓄冰泵送入 制冷主机降第二章冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的理论分析 温;另一部分载冷剂进入蓄冰槽融冰降温,然后再汇流,由融冰泵一起送至热交换器。 .冰蓄冷空调系统的计算分析 ..蓄冷过程的计算与分析 在常规空调系统中,制冷机在开机后很短的一段时间内处于不稳定状态,此后一般 都是在稳定工况下运行,其蒸发温度、冷凝温度基本上是恒定的。而在冰蓄冷系统中, 制冷机一直在不稳定的工况下运行,为了便于制冷系统的热力计算,有必要对制冷系统 在蓄冰制冷过程中的工况变化进行分析。 在蓄冰制冷过程中,蓄冰槽内的水温逐渐降低,导致蒸发器的负荷下降,蒸发温度 降低。当冰球中出现冰层后,由于冰的热阻很大,蒸发器与乙二醇的热交换减弱,制冷 量减小,蒸发温度进一步降低。 从文献中【知道,当压缩机转速不变时,它的理论输汽量是固定不变的,与循 环的工作温度无关。当工作温度发生变化时,循环的单位制冷量、比功、制冷剂流量等 将发生变化,从而使制冷机的制冷量、功率等发生相应的变化。为方便超见,我们按理 论循环来分析温度变化时制冷机性能的变化规律。 制冷机的制冷量残,为: . 。 式中, 矿??理论输汽量, /; 目,??单位容积制冷量,/。 咒 , ? . 式中, ??气缸直径; ??活塞行程; ??曲轴转速: ??气缸数,对于小型全封闭压缩机,一般有。 从式?可知,理论输汽量仅与、、以、有关。在制冷机结构确定后 理论输汽量是固定不变的,制冷机制冷量仅与单位容积制冷量,有关。硕士学 位论文 分析蒸发温度对循环性能的影响时,假定冷凝温度保持不变。如图所示,蒸发 温度,。变化到:,点焓稍稍降低,、两点焓差值的变化没有比容的变化大,因 此 单位容积制冷量,.一,/将明显下降。 随着蒸发温度,。的降低,单位质量制冷量及单位容积制冷量均有所下降,制 冷量减 少。虽然从压焓图中可知冷凝器单位质量冷凝负荷从?:一也增加到琏一岛,但 由于制冷剂流量的降低,冷凝负荷变化不大,况且冷却水流量入口水温在整个蓄冷过程 中稳定不变,因此冷凝温度变化不大,在进行热力计算时可以将它当作恒定值。 图制冷系统理论循环压焓图.? 在整个蓄冷过程中,随着蓄冷时间的增长、冰层的增厚,热阻加大,蒸发器的传热 系数和蒸发温度下降,在冷凝温度不变的情况下制冷量减少。为了便于计算,特作以下 假定: 每时刻蓄冰槽内各点的温度均匀一致。蓄冰槽内一般设有机械式或压缩空气 等扰动装置,由于强烈的扰动作用,足以使槽内各点水温趋于均匀。 冰球内各点的温度均匀一致; 冷凝温度固定不变: 冰球内的水温降至一?之前不会结冰,蓄冷计算过程分为两个阶段:显热蓄第二章冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的理论分析 冷过程和潜热蓄冷过程; 乙二醇溶液的物性随温度的变化变化甚小,取乙二醇的密度和比热为定值。 在蓄冷过程中,槽内的换热一直处于非稳定状态.水温、蒸发温度及制冷量一 直是 变化不定的。在进行计算时必须将蓄冷的连续过程离散化,把蓄冷过程当作准静态处理, 即将整个过程分为若干段,在每个时段,水温、蒸发温度和制冷量认为稳定不变。具体 计算步骤如下: 取时间步长,计算总时间为分钟: 设置乙二醇溶液初温屯?; 计算焓值,判断相态。 进行热工计算的目的在于和后面的实验做比较,看在时闯内能否达到要求的蓄冷 量,蓄冰槽内溶液的温度。显热过程中.制冷量全部被乙二醇和冰球罐内的水储存,潜 热蓄冷过程中,制冷量以冰的显热和潜热储存。 设在时刻冰球内的水开始结冰,结冰之前蓄冰槽内的温度可用?式计算 。,? . 。咚%“。,? . ’.。%风“一,。, 式中, ??结冰前蓄冰罐中总的蓄冷量,.: ??蓄冰罐中乙二醇溶液所蓄的冷量,?: :??冰球所蓄存的冷量,,?; 。??乙二醇溶液的比热,取。. /??: ,; 圪??乙二醇溶液的体积,对于本文,%. ; / 艮??乙二醇溶液的密度,取. 。.??蓄冰槽结冰的时刻: ??冰球的数量,本文中,。 /?; 。??冰球内水的比热,取?时水的定压比热。.硕士学位论文 ??冰球内水的体积, ,见表. 户。??冰球内水的密度,/: 冰球内的水开始结冰后,按式结算,到,。时刻停止蓄冰。 . 凸, . ?? . 咚%。一。 . 一,。一. 式中, 结冰后蓄冰罐中总的蓄冷量,.; 矾:?? ?? 冰所蓄存的潜热,,? 乙二醇所蓄存的显热,,? ?? ,??冰所蓄存的显热,,: ??? 潜热,? /,, ?? 冰的比热,/? ???冰的体积,: ?? 冰的密度,/ 。?? 蓄冰结束时刻蓄冰罐的温度,?。 残.、分别为蓄冰罐中冰球结冰前后压缩机的中总制冷量, ? 残, 一 残: , 一 .一。, ? 沁./第二章 冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的理论分析 式中, ?? 压缩机制冷量, ?? 蓄冷时刻; ‰?? 制冷剂的质量流量,/ 、。?? 分别为蒸发器进出口制冷剂的比焓,/ 矿?? 制冷剂的体积流量,/ ?? 制冷剂的比容, / 五?? 压缩机输气系数,可用下式表示【: . 丑五,丑,一一。 . 护?一 . 铲卜等,等 。?? 气缸壁作用系数,其值可以在图中查得【。】,为. 。?? 容积系数,; 冷凝压力,; 见?? 。?? 蒸发压力,: 聊?? 膨胀过程的多变指数,随制冷剂种类和汽缸冷却情况而 变,对于氟里昂在.~.之间 ?? 相对余隙容积,实际应用中其值在,~.之间,我 国系列产品其值约为.。 。??压力系数,: 凸??吸气阀的压力损失,一般情况下,对于氟里昂监的值 一般在.~.。 考虑到管路保温不完全引起的损失和蓄冰槽中的冷损,近似取蓄冷槽中的蓄 冷量为硕士学位论文 压缩机制冷量的%,即 .残,. . 计算可得出的曲线如图.、、、所示 。。 一 掣 疆 荤, 晕。 簧 靶 ; 。 。。 ‘ 蓄冰时间 图?蓄冰槽渝度随蓄冷时间的变化 莹:酉史鞭 蓄冷时闻 幽蓄玲昔随蓄冷时间的变化 . 第二章冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的理论分析 “ 山 柚 ? ? ? 蓄冷时间 图 随蓄冷时间的变化 . ? .从图?可以看出,段的斜率的绝对值在大于段斜率的绝对值,这是由 于冰球内的溶液在段还没有发生相变,乙二醇所蓄存的冷量全部用来吸收冰球中的 显热。到理论上..以后,冰球内的溶液发生相变,乙二醇所蓄存的冷量一部分转化 为冰的显热,一部分转化为冰球内溶液的相变潜热。 . 由图?可见,随着蓄冷时间的延长,蓄冷率减少但蓄冷量增加。 .由图可知,在蓄冰过程中,呈逐渐下降的趋势,在一开始由于乙二醇 溶液降温迅速,换热器中的蒸发温度也降低较快,制冷量减少,功耗增加, 降低。随着蓄冷过程进入到相变阶段,蒸发温度降低较慢,虽然仍不断下降,但 下降的速率趋缓。 ..释冷过程的计算与分析 释冷过程中制冷系统不工作,所需的冷量全部由蓄冰槽提供。设释冷过程中冷负荷 恒定不变,总的释冷量和蓄冰槽中的蓄冷量相等。假设释冷过程中,冷负荷不变。。, 式中, 。??释冷量,.,等于蓄冰槽中所蓄的冷量; 『??潜热释放冷量,?:硕士学位论丈 、??显热释冷量,.。 . “。? ; ,。??释冷时蓄冰槽入口温度,?; ,。,??释冷时蓄冰槽出口温度,?; ??释冷时间。 根据计算结果可绘制曲线如图.、.所示。 ? 型 强 鲁 靶 靶 ? 释挎时间 图一蓄冰槽温度随释冷时间变化.?? .在释冷过程图.中,段的斜率大于段,这是由于初始冷冻水的温度 较高,所吸收的冷量较多,温度降低得较快。随着释冷的进行,乙二醇溶液温 度逐渐升 高,当冰球内壁的高于. ?时,冰球中的冰开始融化,不断释放出所蓄存的潜熟,使 得乙二醇溶液的温度降低得较为缓慢。 . 由于假设冷负荷不变,随着释冷过程的进行,释冷率逐渐减少,释冷量逐渐增 加,如图一所示。第二章冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的理论分析 一主 捌垒嚣 。 。。 释冷时间 图 释冷量随释冷时间变化 ?.? .本章小结 .综述相变基本理论,通过分析大气环境干湿球度对蓄冷的影响,得出夏季白天 和夜晚使用风冷冷却塔冷水机组的冷却水温度变化较小,对蓄冷实际工作影响较小。 .给出了冰蓄冷空调的系统原理,对蓄冷和释冷过程作了理论分析,在简化的焓 平衡的数学模型的基础上进行能量平衡分析,采用近似分析方法进行求解,得出蓄冷过 程中制冷系统的功耗、制冷量、以及蓄冰槽中温度随时间变化的特性和释冷 过程 中蓄冰槽温度、释冷量随释冷时问变化的特性,为后面的实验过程提供理论指导。硕士学位论文 第三章 冰蓄冷空调系统蓄冷释冷过程的试验研究 为验证理论计算的『确性和冰蓄冷空调系统可行性,我们搭建了小型蓄冷空调系统 的试验台,进行蓄冷工况、释冷工况和常规空调工况的相应试验,并可为进一步分析蓄 冷与释冷特性提供参考数据。制冰设备、蓄冰设备和供冷负荷侧的末端设备及