外融式冰盘管取冷特性的实验研究.doc

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1、外融式冰盘管取冷特性的实验研宄Experimentofdischargingcharacteristicsofexternalmeltingice-on-coiltanks摘要介绍了在我融冰式冰盘管实验台上所作的外融冰槽取冷特性实验研究，提示了影响外融冰槽热工特性的流量、进口水温、负荷强度、初始蓄冷量、取冷水流进出口方式等主要因素及其作用规律，评论了冰盘管蓄冷技术的发展和应用前景。关键词外融式蓄冰槽冰盘管冰蓄冷实验研究AbstractPresenothemeltingprocessngice-on-coiltanktcharacteristi

2、csonaealsthemainfactorste,intakewatertempgrate,initialchargedwaterconnectingtcessandthEiractionelopmentandapplicatsinvestigationintoftheexternalmeltioclarifyitsthermalnexperimentset,revincludingtheflowraerature,discharginedquantityandchillhatinfluencethepros,andreviewsthede

3、vtionprospectsofice-on-coilthermalstoragetechnology.Keywordsexternal-melticestoragetankice-on-coilthermalstoragetechnology.Keywordsexternal-melticestoragetankice-on-coilicestorageexperimentalresearch0引言外融式蓄冰槽是一种重要的冰蓄冷型式，从制冰过程看属于静态制冰方式［1］。由于外融冰系统本身具有的可以长时间平衡地取出低温水的优点，近年来在国内外

4、越来越多引起人们的重视，但是相对于内融冰而言，外融冰的研究还不够成熟，特别是在取冷特性方目前日本［2］、美国［3〜5］等国家在外融冰开发及应用方面处于领先地位，我国一些大学和科研单位也做了许多工作［6〜7］。外融冰作为一种关键技术，目前国际上一般不提供蓄冷、取冷性能曲线等基础性资料和研究成果，因此我们有必要进一步加强有关方面的研究工作。本文结合所进行的实验研究结果，就外融冰槽的取冷特性及其影响因素进行分析和探讨。1实验原理与试验装置外融冰取冷过程是直接从已经完成蓄冰过程的冰槽内将冷水作为取冷介质输送到用户，冰是从冰柱外表面开始向内融化的。取冷

5、系统是一个独立于蓄冷系统的环路，如图1所示。外融冰槽的取冷特性可以采用冰槽进出口温度、换热速率、总换热量、取冷率、含冰率、液面高度等参量及其随时间的变化状况进行描述［8,9］。本课题设计了蓄冷容量为X105kJ钢制方形蛇管蓄冷槽，并在水槽上下各设置了一个布水器，实验台的温度、流量等测点布置也在图1中示出，在冰槽进出口处有两个旁通相连结，需要时可以通过开关有关阀门来改变进出口水流方向。1外融冰取冷过程实验装置2实验结果及其分析由于外融冰的蓄冷过程和特性与内融冰是一致的，已有很多研究成果，因此本文将重点集中在两者的取冷特性研究方面，并为此进行了一

6、系列的实验，对实验结果进行了整理、分析，得到了外融冰槽的热工特性，进而对影响外融冰取冷特性的因素进行了进一步的考察，着重揭示了取冷流量、冰槽进口温度、负荷强度、初始蓄冷量、取冷水流进出口方式等因素及其作用规律，对于另外一些影响因素，例如冰槽结构尺寸、液体物性等等，暂时无法通过实验的方法进行详尽研究，将留待以后作进一步探讨。2.1典型外融冰柄的取冷特性现选取一个典型工况来说明外融冰基本的取冷特性。在编号为M22的取冷过程中，取冷流量G=63/h，取冷负荷强度q=35kW,从而冰槽取冷进出口温差At=tO_ti=5°C，取冷结束时出口温度10=7

7、°C,冰槽水流进出口方式为下进上出。整个取冷过程进行了5h，共取出冷量Q=X105kJ。将所测得的，ti,t0,G,q,Q等有关参数整理成有关曲线，如图2所示。从图中可以看出整个外融冰取冷过程大体上可以分为两个阶段：潜热取冷阶段和混合取冷阶段。2外融冰槽典型取冷特性取冷过程的第一阶段是从开始取冷一直持续大约，取出75%的冷量。在这一过程中，取冷出口温度从°(3升高到2°C左右，曲线基本保持不变并略有上升。这说明这一阶段基本上是进行的潜热取冷，显热取冷量很小。这种情况主要是由于温度较高的水从底部布水器的下侧以极小的速度进入槽内，然后相当均匀地缓

8、慢向上流动，迅速与冰面附近温度接近于0°C的低温水混合，并沿着叉排管束中间的之字形流道向上流动，从而水温也迅速降低到接近0°C，这使得位于冰槽上部的取冷出口处一直保