动态冰浆蓄冷系统及其特性论文

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1、动态冰浆蓄冷系统及其特性论文摘要：动态冰浆由于具有较好的热物理和传热特性，现已被应用于蓄冷空调系统和工业处理过程中。本文介绍了冰浆的各种发生方法和装置，分析了动态冰浆蓄冷空调系统工作过程，阐述了冰浆的动态特性和潜在应用。关键词：冰浆动态特性蓄冷空调1前言冰浆是由微小的冰晶和溶液组成，而溶液通常是由水和冰点调节剂（如乙二醇、乙醇或氯化钠等）构成。由于冰晶的融解潜热大，使得冰浆具有较高的蓄冷密度；同时由于冰晶具有较大的传热面积，使其具有较快的供冷速率和较好的温度调解特性。它不象传统的盘管式（内融冰、外融冰）和封装式（冰球、冰板）蓄冷系统的冰凝结在换热器的壁面上，增

2、加了冰层的传热热阻.freel），为了防止冰晶粘附在管内壁上，安装了一个旋转刮削板，将内壁上粘附的冰晶刮下随溶液一起送出蒸发器、进入蓄冷槽，冰浆的浓度可以根据其运行条件进行调节，一般为0%—35%。图2刮削法冰浆发生系统21—压缩机2—冷凝器3—节流装置4—蒸发器5—吸气储液器6—载冷剂7—冰浆8—制冷剂液体9—制冷剂气体10—搅拌器2.3喷射法如图3所示为喷射法冰浆发生系统，它是利用两种互不相溶流体间的换热来产生冰晶的，由制冷系统将不溶于水且比水重的流体冷却到水的冰点以下，然后由泵将流体送入喷射器产生高压并从溶液罐的上部抽吸水，由于在喷射器中产生了足够的扰动

3、和冷却效果，使得普通的水产生冰晶。一旦冰浆混合物到达溶液罐内，较轻的冰晶漂浮在中、上部，而较重的传热流体则沉降在底部，并用于系统再循环。图3喷射法冰浆发生系统1—制冷剂进2—制冷剂出3—换热器4—喷射器5—冰浆发生器6—溶液进7—冰浆出8—循环泵2.4真空法水的饱和温度是随压力变化的，水在压力为0.0061bar、温度为0.01℃时达到其三相点。如果在真空室内喷入水，并将由水滴表面产生的水蒸气连续地抽出，被抽出的水蒸气由于吸收了液滴的热量，结果使液滴温度下降直至变成冰粒子，由液滴表面产生的水蒸气由机械压缩装置抽走，被压缩的水蒸气再由凝结器冷凝成水。如图4所示为

4、真空法冰浆发生系统，它由水供应系统、真空室、蒸气压缩机、蒸气凝结器和真空泵构成。水供应系统是由水罐、水泵和喷嘴组成，水泵将水加压至0.7MPa后供给喷嘴，真空室实际上是一个蒸发器，在真空室的上部空间布置有中空锥形的喷嘴，压缩系统是由两级压缩机组成，水凝结器采用壳管式换热器，用自来水作冷却水，真空泵用来抽出系统中的不凝气体。图4真空法冰浆发生系统31—真空泵2—排气3—冷凝器4—冷凝罐5—冷却水进6—冷却水出7—第二级压缩装置8—第一级压缩装置9—真空喷射室10—冰晶11—水泵12—水罐13—水3动态冰浆蓄冷空调系统如图5所示为自然循环式冰浆蓄冷空调系统。该系统

5、采用了供热、供冷两个循环回路，每个循环回路都由冷凝器、蒸发器和调节阀组成，供冷回路的蒸发器和供热回路的冷凝器安装在空气处理箱内，用于调节向室内供应空气的温、湿度。图5自然循环式冰浆蓄冷空调系统11—冰浆发生器2—蓄冷罐3—循环泵4—供冷模式冷凝器5—供冷模式蒸发器6—供热模式冷凝器7—空气处理箱8—供热模式蒸发器9—冰浆由冰浆发生器产生的冰浆储存在蓄冷罐中，然后由泵输送到供冷回路的冷凝器中，来自蒸发器的制冷剂蒸气在该冷凝器中冷凝成液体，并利用重力流回到蒸发器中，蒸发冷却通过空气处理箱的空气。在供热回路中，由冰浆发生器产生的热量供给制热回路中的蒸发器，来自空气处

6、理箱中冷凝器的制冷剂液体在重力作用下流入蒸发器，在蒸发器中以较高的蒸发温度气化吸收来自冰浆发生器产生的热量，气化后的制冷剂蒸气然后进入空气处理箱中的冷凝器放热加热流入的空气。如图6所示为热回收式冰浆蓄冷空调系统。在蓄冷运行模式时，制冷循环中的风冷冷凝器工作，二元溶液从蓄冷罐被泵送到冰晶发生器，产生的冰晶再输送到蓄冷罐的底部，在蓄冷罐内冰晶聚集在其上部。供冷运行时，二元的冰浆溶液被送到中间换热器，将冷量传递给来自末端机组的冷媒水；从中间换热器返回的温度较高的溶液被喷洒在罐内上部的冰晶上，图6热回收式冰浆蓄冷空调系统21—冰浆发生器2—蓄冷罐3—循环泵4—换热器5

7、、6—空调末端机组7—水冷冷凝器8—风冷冷凝器9—压缩机10—循环泵11—供冷12—供热冰晶溶化后，溶液温度再下降。在热回收运行模式时，风冷冷凝器不工作、水冷冷凝器开始工作，水冷冷凝器释放的热量传递给末端机组，适用于既需要制冷、又需要制热的多功能建筑。在供热运行模式时，制冷剂流动换向，原来的风冷冷凝器现在作为蒸发器使用，制冷循环向水冷冷凝器提供热量，再由水冷冷凝器将热量传递给末端机组。4冰浆动态特性在常规的空调系统中，6℃/12℃的供/回水温度所产生的冷量约为25kJ/kg，这主要是由于水的显热容量较小，而采用冰浆作载冷剂可以减小所需要的循环量。如图7所示为冰

8、浆与冷水的供冷量比较。冰浆的供冷量是随