自然分层型水蓄冷槽性能的模拟研究

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1、硕士学位论文（工程硕士）自然分层型水蓄冷槽性能的模拟研究SIMULATIONSTUDYONPERFORMANCEOFCHILLEDWATERSTORAGETANKBASEDONNATURALSTRIATIFIEDTHEORY刘宇圣哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU381.4学校代码：10213国际图书分类号：697密级：公开工程硕士学位论文自然分层型水蓄冷槽性能的模拟研究硕士研究生：刘宇圣导师：高立新教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：建筑学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学

2、ClassifiedIndex:TU831.4U.D.C:697DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSIMULATIONSTUDYONPERFORMANCEOFCHILLEDWATERSTORAGETANKBASEDONNATURALSTRIATIFIEDTHEORYCandidate：LiuYushengSupervisor：Prof.GaoLixinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Archite

3、ctureandCivilEngineeringAffiliation：SchoolofArchitectureDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要发展空调蓄冷技术是实现电网移峰填谷的一项重要举措，自然分层式水蓄冷系统作为一种较为经济的储存大量冷量的方式，得到了广泛的应用。水槽的外形、流量和冷热水温差决定着热分层，影响着蓄冷性能。优化水槽的几何外形、设定适合的流量和温差能够增大蓄冷量和效率，对蓄

4、冷项目有着重要的意义。本文以数值模拟的方法，研究在不同保温程度下，高径比、形状、流量和温差对蓄冷性能的影响。参照文献中水槽的外形、流量设定，建立了自然分层式水蓄冷槽的数学模型，并进行了模型验证。提出了充冷效率作为评价蓄冷性能的指标。对入口散流器进行了简化与验证。模拟并分析了绝热工况下，不同高径比、形状、流量和温差水槽的蓄冷性能。在绝热工况下，圆柱和长方体水槽蓄冷性能基本相同。当流量为1.6L/min时，水槽的高径比越大，蓄冷性能越好，但效果随高径比的增加而递减。增大流量和温差会使充冷效率降低，此时增大高径比会使蓄冷性能先变好

5、后变差。实际上绝热的水槽是不存在的，因此也模拟了非绝热工况的充冷过程，在不同的保温层厚度下，研究了高径比对蓄冷性能的影响。当保温层厚3cm时，水槽的蓄冷性能与绝热工况基本相同。而当保温层厚1cm时，圆柱水槽的蓄冷性能要优于长方体水槽，且随着水槽的高径比增大，蓄冷性能呈现先变好后变差的趋势。综合模拟结果，推荐水槽的高径比为4~8。对已建成的兼做蓄冷水槽的消防水池，提出了工程改造措施，对改造前后的性能进行了比较。多槽式连接型系统的蓄冷性能优于常规自然分层式系统，但水槽数目不宜过多。增设均流孔板能极大地改善连接型系统的蓄冷性能。将

6、两者组合使用可以使消防水池蓄冷槽的性能得到显著提高。关键词：蓄冷系统；数值模拟；自然分层；效率提高-I-AbstractAbstractTheairconditionsystemwithchilledwaterstorageisanimportantmeasurestomovetheelectricitydemandfromthepeaktothevalley.Andthenaturalstratifiedwaterstoragesystemhasbeenwidelyused,asamoreeconomicalwaytost

7、orelargeamountofcold.Thegeometry,flowrateandtemperaturedifferenceareim-portantfactorsaffectingthermalperformance,whichdeterminesthecapacityandeconomyofthewholeprocess.Inthispaper,theinfluenceofheight-to-diameterratio(HD),shape,flowrateandtemperatureontheperformance

8、ofstoragetankunderdifferentinsulationconditionsisstudiedbynumericalsimulation.Theshapeandflowparametersofnumericalmodelaresetaccordingtotheprevio