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蓄冷特性的研究

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蓄冷特性的研究

       考察冰盘管蓄冷特性经常采用蓄冷/取冷特性曲线,即在蓄冷/取冷过程中,在冰槽进口温度、出口温度、蓄冷量/取冷量、蓄冷速率/取冷速率等参数随时间的变化曲线来表示。

    国内外普遍利用实验、实测的方法进行盘管式冰蓄冷特性的研究。

       日本学者山羽基从蓄冰槽内水温分布特性方面就盘管配置、蓄冷槽下部有无搅拌等因素影响对外融冰蓄冷方式进行了较为深入的研究2。研究发现:有搅拌时,蓄冰槽内水温分布均匀,开始结冰时间比无搅拌时要晚一些,而总结冰时间短,管外结冰均匀一致,且蓄冷量大。无搅拌时,侧部、中心配置时,无盘管部分按照水温分层,而且蓄冰结束后,盘管上部结冰偏厚;下部、上部配置时也明显的受到水的密度随温度变化而变化的非凡性的影响。配置方式对结冰时间基本无影响,有搅拌时中心配置最短,无搅拌时上部配置短;只搅拌至结冰而后停止搅拌,与全程搅拌效果几乎相同。

    理论研究与模拟计算方法

       根据有关理论建立数学模型,而后进行计算求解,或进而进行仿真,是研究冰蓄冷问题的重要方法。美国的Abraham等人对于直接蒸发型冰盘管的蓄冷过程,在作了蓄冷过程中盘管传热系数为常数的假定下,以蓄冷过程中的压缩机做功最小化为目标函数,以蒸发温度和盘管尺寸为参量,建立了数学模型,并进行了模拟计算。

        山羽基基于蓄冷槽的分层特点,设定垂直方向温度场为线性分布,忽略水平方向温度分布的不均匀性,根据能量平衡关系,采用有限差分法,建立了温度分层型数学模型,并对冰盘管出口温度对冷机出力的影响进行了修正,由此可以计算出槽内水温分布和制冰量。

       中国科学技术大学方贵银根据蓄冷传热过程中的能量平衡关系在进行了一系列合理假设基础上建立了非线性微分方程组,对其所建立的数学模型进行了求解,得到冰层厚度与蓄冰时间的关系,并用实测数据进行了验证。

       可以看出,目前在对冰盘管蓄冷槽进行模拟计算时所建立的数学模型,一般都从物理、数学的角度作了许多假定,以简化所研究的问题,但因此也不可避免地带来了与实际工作过程的不一致性,并且每一个模拟方法及其研究成果都只能在一定条件下适用。

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