对蓄冰空调系统中蓄冰设备的技术性能分析

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1、蓄冰空调系统中蓄冰设备的技术性能分析陈金榜(福建省机械设备成套局，福建福州350001)摘要：介绍了莆冰空调系统的基本原理与蒂冰设备中两种不同蒂冰盘管排列的结构特点。结合福建大剧院蓄冰空调系统设计选用具有逆流双吲路蓄冰盘管技术的蓄冰设备，利用模拟计算的方法分析比较两种不同蓄冰盘管技术性能及特点。关键词：冰蒂冷蓄冰设备冰盘管中图分类号：TU831．3+7文献标识码：A文章编号：1672—4801(2007)02—066—03l前言蓄冰系统特点：冰蓄冷就是将水制成冰储存冰蓄冷中央空调系统可以削峰填谷，虽然增冷量。与水蓄冷相比，冰蓄冷不仅利用了水的温加了空调系统的初始投资，但是，目

2、前我国电力差蓄冷量(4．18KJ／kg)，而且还利用了其融解热部门对电价实行分时电价政策，使空调系统增加(335KJ／kg)，从而使蓄冷能力提高10~20倍。的初始投资可通过将来自身运营过程中电费的节不仅使蓄冷所需之体积大大缩小，而且冷损失也约米补偿，这极大地推动了蓄冰空调事业的发展。大大降低。冰蓄冷还为采用低温送风以及闭式水冰蓄冷中央空调系统的核心技术在于蓄冰设系统，创造了极有力的条件，这对大型建筑采用备，其分为蓄冰盘管与蓄冰球两种不同的形式。冰蓄冷进行=能具有特殊的刚途及意义。蓄冰盘管又有并联平行同路与逆流双同路两种结3蓄冰设备的技术性能比较构。在相同工况条件下，这两种盘

3、管结构在冰蓄蓄冰设备的蓄冰盘管结构分为两种形式：并冷空调系统中具有不同的性能表现。分析两种不联平行回路(图2)和逆流双回路(图3)。同回路结构蓄冰盘管的技术性能，对冰蓄冷空调㈣系统中蓄冰设备的选用具有一定的技术借鉴意义。2蓄冰空调系统概述图1是蓄冰空调系统循环示意图。该系统蓄cA1冰时，冷水机组制出的一定流量和温度的低温乙二醇水溶液被送入蓄冰桶中的盘管内，使管外的水结成冰。融冰时，从空调负荷端流同的温度较高的乙二醇一部分进入蓄冰桶，将管外的冰融化；另一部分与蓄冰桶山口的低温乙二醇水溶液混合，以一定的流量和温度被抽回到负荷端使用。图3逆流双回路3．1并联平行回路蓄冰盘管技术性能

4、特点盘管(如图4)放置在蓄冰水槽内，蓄冰槽体可用钢、玻璃钢或钢筋混凝土制成，槽体壁面设有80～lOOmm厚度保温层。并联平行回路冰盘管蓄冷槽分外融冰和内融冰两种形式。当采用外融冰方式时，为了融冰均匀，可在盘管下部设置图1系统循环示意图维普资讯http://www.cqvip.com机电设计研究‘机电技术》2007年第2期压缩空气管，从管中送出空气至槽体，起搅拌作用。但是，长期送入内空气将使槽中水呈弱酸性，对盘管有腐蚀作用。当采用钢制或玻璃钢制整体式蓄冰槽时，槽体距墙壁或槽体之间一般应保证450nun距离，以便安装与维护。图6逆流回路圆锥形冰层3．3两种蓄冰盘管的蓄冰性能分析在

5、实际结冰过程中，冰层的生长速度非常缓慢(约106m／s)，从结冰的微观过程来看，结冰放热速率均匀，因此可以认为在每一个微小的时间间隔内。冰层中的温度场为稳态温度场。从初始时T刻开始经过△T时间后，冰层厚度增加觚应图4蓄冰盘管示意图满足下列平衡方程：在蓄冰阶段，随着乙二醇流经冰盘管，乙二醇的温度逐渐升高，使在盘管入口处形成厚冰，ln(ro／)—2z—roL-Ar~pM+而在接近盘管出口处形成薄冰，最终冰柱形成锥△形。从而造成管子圆锥形冰柱尖端的部位的冰槽式中：L一盘管管长：空间极大浪费如图5所示。k一盘管热导率；ro一圆管外半径；r；一圆管内半径；P一冰的密度：M一冰水相变潜热

6、；t。一管外壁温度。管外相变换热系数很大，此时t。等于管外水温0℃；tt一管内壁温度；a一单位时间内周围环境对冰槽的放热。管内壁温度t；按下列平衡方程计算：图5并联平行回路圆锥形冰层2zLk,,b(to-t,)：(2zr3．2逆流双回路蓄冰盘管的技术性能特点——一ln(rjL)()o／)八逆流双回路的蓄冰盘管的材料特性、传热性能与并联平行回路的蓄冰盘管一致。但逆流双回式中：hi一冷媒和管内壁的对流传热系数，路蓄冰盘管改变了盘管的回路方式，使盘管中乙由冷媒的流量、管内径等参数求出；t。一冷媒的平均温度，由热电偶测得。二醇溶液形成一正一反的逆流形式。在蓄冰阶段，周围环境对冰槽的放

7、热量Oa由温度为Ta的环逆流双回路蓄冰盘管形成的冰柱呈正反两方向排境和蓄冰槽内0℃水间的传热过程确定。任意(n·AO列。使采用乙二醇逆流同路方式制出的冰成为理时刻(n>1)，经时间，冰层厚度增加量△fn+l按如想恒温状态下直接蒸发制冷剂而制出的非圆锥形下平衡方程计算删：圆柱截面的冰如图6所示。67维普资讯http://www.cqvip.com‘机电技术》2007年第2期8t'g设计研究一／t=一+十+十，．，I：，i／’ln(o)△f“／。／式中：ki。一冰的热导率；一，逆双目回胥路t一冰水交界面温度