【摘 要】
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近年来,随着国民经济实力的不断发展和人们对生活质量要求的提高,常规空调系统的使用量也越来越大,这也导致了电网负荷的增加以及用户侧电费支出的不断提高。因此,提出在常规
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近年来,随着国民经济实力的不断发展和人们对生活质量要求的提高,常规空调系统的使用量也越来越大,这也导致了电网负荷的增加以及用户侧电费支出的不断提高。因此,提出在常规空调中应用蓄冷技术来解决这个问题。蓄冷技术是利用相变材料(PCM)的储能性质,在用电低谷时将能量储存起来,并在用电高峰时期释放能量,起到了“移峰填谷”的作用。但是大多数相变材料具有潜热值较低和导热系数较小等缺点,导致了蓄冷过程和释冷过程换热性能的降低。为了提高蓄冷空调系统的换热性能,本文引入了多温域梯级相变蓄冷器。将三种不同相变温度的相变材料按照温度规律组合起来装入PCM换热管形成空调用梯级相变蓄冷器;并对PCM换热管的结构参数进行研究及优化。同时还对优化后的梯级相变蓄冷器进行蓄冷特性和释冷特性研究。本文主要工作和研究成果如下:(1)建立了蓄冷器的物理模型和数学模型。搭建了小型蓄冷实验台进行实验研究来验证模型的有效性。(2)研究了蓄冷器内PCM换热管的结构参数对蓄冷器蓄冷过程和释冷过程换热性能的影响并对其进行优化设计。通过数值计算研究了 PCM换热管不同分段比、内管半径和内翅片组数的强化换热效果。分析结果表明,合理地选择分段比、内管半径和翅片组数结构参数,会使蓄冷过程中蓄冷器蓄冷完成时间缩短,蓄冷速率提高,也大幅延长释冷过程中蓄冷器出口温度维持在常规空调冷水供水温度的时间。(3)进行了优化结构参数后的梯级相变蓄冷器蓄冷特性的研究。分析了换热流体(HTF)入口流量和入口温度对蓄冷器蓄冷过程中液相体积分数、蓄冷量、蓄冷器内的温度分布和相界面分布的影响。得出了 HTF入口流量的增大以及入口温度的降低会使得蓄冷器蓄冷换热性能提高的结论,但是过低的入口温度也会增大制冷机组的功耗。(4)研究了 HTF入口流量和入口温度对优化结构参数后的梯级相变蓄冷器释冷特性的影响。研究结果表明,释冷性能随着HTF入口流量的减小、入口温度的降低而不断提高。
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