蓄冷对于节约能源、提高能源利用效率和负荷转移具有重要作用。特别是在一二线城市的商业用电上,白天和晚上的用电量大不一样,经常会出现用电的峰谷。因此,蓄冷空调作为一种提倡的节能技术,为缓解电网高峰负荷,利用非高峰时段的电力提供了一种手段。冰蓄冷是一种常用的蓄冷方法。但冰蓄冷空调系统的的经济效益较差,前期的投入除了通常使用的制冷设备外,还需要配备蓄冰装置,蓄冷的速度问题也是目前冰蓄冷空调的一大缺陷,前期蓄冷速度快,后期蓄冷缓慢,放冷时同样难以保证温度的平稳,导致空调温度的控制性很差。除冰蓄冷外,相变蓄冷法也已应用多年,采用相变材料(PCMs)作为蓄冷介质,利用相变过程的潜热进行制冷量的输送。相变蓄冷大规模的运用同样存在一些问题,这些问题包括储热密度低,导热系数小,蓄冷放冷稳定性差,过冷度高等。而近些年来,纳米材料的兴起给提高蓄冷材料热物性提供了一个很好的方向,通过向传统的蓄冷基液中加入一定量的金属或金属氧化物纳米粒子,再经过物理或化学处理制成稳定分散的纳米流体蓄冷剂。据研究表明,纳米流体相比于传统的冰蓄冷或无机盐溶液,热物理性能如导热系数、潜热等有很大的提升,同时蓄冷的过冷度也有所减小。在蓄冷空调系统中蓄冷的关键部件就是相变蓄冷器,常见的蓄冷器有板式,管式,球形等,最常用的蓄冷器为套管式,当前的套管蓄冷研究有了一定的进展,但大多数的研究集中在套管结构的优化上,如在内管增加翅片,得到更多的换热面积,通过增加套管层数,提高换热效率。针对纳米蓄冷相变材料和套管式蓄冷器结合的研究却不多见,对管内的自然对流的情况尚未得到清晰的结论,为此,通过对纳米流体的制备过程的研究,制备分散均匀的纳米流体蓄冷剂,使用导热系数仪等对纳米流体的主要热物性进行测量。基于Fluent软件进行了仿真模拟,通过物理模型对纳米流体主要的热物性进行预测,主要研究了纳米复合相变材料的体积分数对蓄冷过程的影响,以及管内冷媒的进口温度、流速对蓄冷剂相变过程的造成的差异。研究得到的结论如下:以水为基液,加入10nm的氧化铝纳米粒子,通过充分机械振动使纳米流体分散均匀,加入不同体积分数的纳米粒子,对纳米流体的导热系数影响较大,相比去离子水的导热系数)0.604W/mk,添加体积分数为0.25%的纳米流体,使导热系数提高到0.63W/mk,添加体积分数达到0.5%时,纳米流体的导热系数最高,为0.65W/mk。随着体积分数的增加纳米流体的导热系数在5%处达到峰值,体积分数再继续提高,导热系数会有所下降,可见纳米流体热物性和体积分数并非成简单的正相关。冷媒的入口温度对竖直放置的蓄冷套管影响较大,蓄冷速度最高的组为-30℃,经过128s即达到完全冻结,相比温度较高的组-10℃,570s达到完全冻结,蓄冷速度提高77.5%。所研究的几个模拟组中入口温度的的值越低,蓄冷速度越快,模拟结果表示在随着蓄冷入口温度值的降低,蓄冷速度的提高幅度有所减缓,使用过低的蓄冷温度会增加运行成本,降低蓄冷效率。蓄冷套管的入口速度对蓄冷效果的提升较小,适当的增加蓄冷套管的入口速度可以提高蓄冷温度的均匀性。纳米复合蓄冷材料能较好的缩短蓄冷的时间。在进口速度为0.02、0.04、0.08m/s条件下,0.08m/s的蓄冷速率最快,相比0.04m/s和0.02m/s的速率提升在11.3%和14.9%。随着冷却水入口速度的提高,套管进出口温差有所降低,高速的冷却水能提高蓄冷温度的均匀性。纳米粒子的加入对蓄冷剂蓄冷效率的提高较明显。通过在基液中添加10nm的氧化铝纳米粒子,3%体积分数的蓄冷效率较单相的去离子水提高12.94%,1%体积分数对蓄冷效果的提高最弱,5%相较于3%体积分数组的蓄冷速度略有下降,分析是因为体积分数的提高使流动阻力变大,套管内对流换热减弱,蓄冷效率降低。