外融式冰盤管取冷特性的實驗研究

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1、外融式冰盤管取冷特性的實驗研究Experimentofdischargingcharacteristicsofexternalmeltingice-on-coiltanks摘要　介紹了在我融冰式冰盤管實驗臺上所作的外融冰槽取冷特性實驗研究，提示了影響外融冰槽熱工特性的流量、進口水溫、負荷強度、初始蓄冷量、取冷水流進出口方式等主要因素及其作用規(guī)律，評論了冰盤管蓄冷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞　外融式蓄冰槽冰盤管冰蓄冷實驗研究Abstract　Presentsinvestigationintothemeltingprocessoftheexternalmelting

2、ice-on-coiltanktoclarifyitsthermalcharacteristicsonanexperimentset,revealsthemainfactorsincludingthefloperature,dischargingrate,initialchargedquantityandchilledentandapplicationprospectsofice-on-coilthermalstoragetechnology.Keyelticestoragetankice-on-coilicestorageexperimentalresearc

3、h0引言　　　　外融式蓄冰槽是一種重要的冰蓄冷型式，從制冰過程看屬于靜態(tài)制冰方式[1]。由于外融冰系統(tǒng)本身具有的可以長時間平衡地取出低溫水的優(yōu)點，近年來在國內(nèi)外越來越多引起人們的重視，但是相對于內(nèi)融冰而言，外融冰的研究還不夠成熟，特別是在取冷特性方面。目前日本[2]、美國[3～5]等國家在外融冰開發(fā)及應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位，我國一些大學和科研單位也做了許多工作[6～7]。外融冰作為一種關(guān)鍵技術(shù)，目前國際上一般不提供蓄冷、取冷性能曲線等基礎(chǔ)性資料和研究成果，因此我們有必要進一步加強有關(guān)方面的研究工作。本文結(jié)合所進行的實驗研究結(jié)果，就外融冰槽的取冷特性及其影響因素進行

4、分析和探討?！　?實驗原理與試驗裝置　　　　外融冰取冷過程是直接從已經(jīng)完成蓄冰過程的冰槽內(nèi)將冷水作為取冷介質(zhì)輸送到用戶，冰是從冰柱外表面開始向內(nèi)融化的。取冷系統(tǒng)是一個獨立于蓄冷系統(tǒng)的環(huán)路，如圖1所示?！　⊥馊诒鄣娜±涮匦钥梢圆捎帽圻M出口溫度、換熱速率（單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移的熱量）、總換熱量（累計轉(zhuǎn)移的熱量）、取冷率（已取出的冷量占總冷量的百分比）、含冰率（槽內(nèi)冰的體積或質(zhì)量占冰水總體積或總質(zhì)量的比例）、液面高度等參量及其隨時間的變化狀況進行描述[8，9]。　　本課題設(shè)計了蓄冷容量為6.33×105kJ鋼制方形蛇管蓄冷槽，并在水槽上下各設(shè)置了一個布水器，實驗臺的溫度

5、、流量等測點布置也在圖1中示出，在冰槽進出口處有兩個旁通相連結(jié)，需要時可以通過開關(guān)有關(guān)閥門來改變進出口水流方向?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D1　外融冰取冷過程實驗裝置　　2實驗結(jié)果及其分析　　　　由于外融冰的蓄冷過程和特性與內(nèi)融冰是一致的，已有很多研究成果，因此本文將重點集中在兩者的取冷特性研究方面，并為此進行了一系列的實驗，對實驗結(jié)果進行了整理、分析，得到了外融冰槽的熱工特性，進而對影響外融冰取冷特性的因素進行了進一步的考察，著重揭示了取冷流量、冰槽進口溫度、負荷強度、初始蓄冷量、取冷水流進出口方式等因素及其作用規(guī)律，對于另外一些影響因素，例

6、如冰槽結(jié)構(gòu)尺寸、液體物性等等，暫時無法通過實驗的方法進行詳盡研究，將留待以后作進一步探討?！　　　?．1典型外融冰柄的取冷特性　　現(xiàn)選取一個典型工況來說明外融冰基本的取冷特性。在編號為M22的取冷過程中，取冷流量G=63/h，取冷負荷強度q=35k30，M31，M32中，ti=12，11，10℃左右，G=3.63/h，均為下進上出取冷水流方式，無攪拌。其取冷進出口、取冷速率和取冷量曲線見圖5?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D5進口水溫的影響　　　　比較各次實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著ti的升高，t0也升高，但是升市高的幅度要遠小于相應(yīng)的t0的幅度，導致

7、取冷進出口溫差升高，q隨ti的升高而升高。從槽內(nèi)冰水換熱角度看，ti，t0均有升高，必然使槽內(nèi)水流通道平均水溫有所升高，從而冰水總換熱量增加?！　⊥瑫r，如果以t0=4℃作為取冷結(jié)束條件，則ti分別為12，11，10℃時的取冷率分別為：70%，72%，73%，即進口水溫越低，可以取出更多的冷量，從而可以更充分地利用蓄冰裝置的蓄冷能力，如果進口水溫降低到7℃時更加明顯。因此，在不考慮取冷負荷強度時，如果用戶要求4℃低溫冷源，并且在取冷過程中控制冰槽進口溫度恒定時，選擇進口水溫較低時其設(shè)備容量利用率更高一些?！　?．2．4取冷負荷強度　　由于取冷負荷強度（或取冷速率）

8、與取冷流量和進出口溫差之