动态冰浆蓄冷系统管理

1、动态冰浆蓄冷系统管理 动态冰浆因为具有较好的热物理和传热特性，现已被应用于蓄冷空调系统和工业处理过程中。本文推荐了冰浆的各种发生方法和装置，分析了动态冰浆蓄冷空调系统工作过程，阐述了冰浆的动态特性和潜在应用。 1前言 冰浆是由细微的冰晶和溶液组成，而溶液通常是由水和冰点调整剂（如乙二醇、乙醇或氯化钠等）构成。因为冰晶的融解潜热大，使得冰浆具有较高的蓄冷密度；同时因为冰晶具有较大的传热面积，使其具有较快的供冷速率和较好的温度调解特性。它不象传统的盘管式（内融冰、外融冰）和封装式（冰球、冰板）蓄冷系统的冰凝固在换热器的壁面上，增强了冰层的传热热阻，使其传热效率较低。 冰浆蓄冷系统现已被用于空调系统

2、中，夜间低谷时蓄冷，白天高峰时供冷，冰浆蓄冷空调系统的容量一般惟独高峰冷负荷的20%50%，使其囫囵系统小巧、紧凑。因为冰浆蓄冷空调系统具有低温送风特性，使得囫囵空调系统的风管、水管尺寸减小，冷量输送的功耗也大为降低，运行成本减小。 2冰浆发生装置 常用的产生冰浆的方法有如下几种：过冷法、刮削法、喷射法和真空法等。 2.1过冷法 过冷法冰浆发生系统。在过冷换热器中，水被过冷到-2，当其离开过冷器时，大约2.5%的过冷水变成冰晶，其余大部分仍是液相，产生的冰晶落入蓄冷槽，在蓄 冷槽内因为冰、水的密度差，冰晶聚拢在蓄冷槽的上部，而水储存在蓄冷槽的下部，其水温仍保持约0。夜间低谷时，蓄冷系统产生冰晶

3、，使蓄冷槽内的冰晶浓度达到20%30%；白天高峰时，蓄冷槽底部的冷水被送到空调末端换热器中向房间供冷。 2.2刮削法 刮削法冰浆发生系统，它由压缩机、冷凝器、节流装置、壳管式蒸发器构成，制冷剂在壳侧蒸发吸热，乙二醇溶液（6%10%）在管内被冷却，当温度降到其凝结点以下时，溶液中产生细微的冰晶（约100m），为了防止冰晶粘附在管内壁上，安装了一个旋转刮削板，将内壁上粘附的冰晶刮下随溶液一起送出蒸发器、进入蓄冷槽，冰浆的浓度可以按照其运行条件举行调整，一般为0%35%。 2.3喷射法 喷射法冰浆发生系统，它是利用两种互不相溶流体间的换热来产生冰晶的，由制冷系统将不溶于水且比水重的流体冷却到水的冰点

4、以下，然后由泵将流体送入喷射器产生高压并从溶液罐的上部抽吸水，因为在喷射器中产生了足够的扰动和冷却效果，使得平凡的水产生冰晶。一旦冰浆混合物到达溶液罐内，较轻的冰晶飘荡在中、上部，而较重的传热流体则沉降在底部，并用于系统再循环。 2.4真空法 水的饱和温度是随压力变化的，水在压力为0.0061bar、温度为0.01时达到其三相点。倘若在真空室内喷入水，并将由水滴表面产生的水蒸气继续地抽出，被抽出的水蒸气因为吸收了液滴的热量，结果使液滴温度下降直至变成冰粒子，由液滴表面产生的水蒸气由机械压缩装置抽走，被压缩的水蒸气再由凝固器冷凝成水。 水提供系统是由水罐、水泵和喷嘴组成，水泵将水加压至0.7MP

5、a后供养喷嘴，真空室实际上是一个蒸发器，在真空室的上部空间布置有中空锥形的喷嘴，压缩系统是由两级压缩机组成，水凝固器采用壳管式换热器，用自来水作冷却水，真空泵用来抽出系统中的不凝气体。 3动态冰浆蓄冷空调系统 该系统采用了供热、供冷两个循环回路，每个循环回路都由冷凝器、蒸发器和调整阀组成，供冷回路的蒸发器和供热回路的冷凝器安装在空气处理箱内，用于调整向室内提供空气的温、湿度。 由冰浆发生器产生的冰浆储存在蓄冷罐中，然后由泵输送到供冷回路的冷凝器中，来自蒸发器的制冷剂蒸气在该冷凝器中冷凝成液体，并利用重力流回到蒸发器中，蒸发冷却通过空气处理箱的空气。 在供热回路中，由冰浆发生器产生的热量供养制热

6、回路中的蒸发器，来自空气处理箱中冷凝器的制冷剂液体在重力作用下流入蒸发器，在蒸发器中以较高的蒸发温度气化吸收来自冰浆发生器产生的热量，气化后的制冷剂蒸气然后进入空气处理箱中的冷凝器放热加热流入的空气。 在蓄冷运行模式时，制冷循环中的风冷冷凝器工作，二元溶液从蓄冷罐被泵送到冰晶发生器，产生的冰晶再输送到蓄冷罐的底部，在蓄冷罐内冰晶聚拢在其上部。供冷运行时，二元的冰浆溶液被送到中间换热器，将冷量传递给来自末端机组的冷媒水；从中间换热器返回的温度较高的溶液被喷洒在罐内上部的冰晶上 冰晶融化后，溶液温度再下降。在热回收运行模式时，风冷冷凝器不工作、水冷冷凝器开头工作，水冷冷凝器释放的热量传递给末端机组

7、，适用于既需要制冷、又需要制热的多功能建造。在供热运行模式时，制冷剂流淌换向，本来的风冷冷凝器现在作为蒸发器使用，制冷循环向水冷冷凝器供应热量，再由水冷冷凝器将热量传递给末端机组。 4冰浆动态特性 在常规的空调系统中，6/12的供/回水温度所产生的冷量约为25kJ/kg，这主要是因为水的显热容量较小，而采用冰浆作载冷剂可以减小所需要的循环量。 冰浆的供冷量是随着冰晶的浓度而变化的，如当冰晶的浓度为20%、冰晶的供/回水温度为0/13时，其冷量比为4.8，则其供应的冷量为120kJ/kg。 冰浆的压力降与其摩擦系数、冰晶流淌速度和冰晶浓度有关。在低速流淌时，冰浆溶液消失了相分别，冰晶飘荡在通道的

8、上部，这将增强不同浓度冰浆溶液间的压力降变化。从图8中可以看出，在低速流淌时，不同浓度的冰浆溶液间的压力降差别变化较大，这是因为低速流淌时冰晶飘荡在通道上部，引起冰浆有效流通截面积减小，从而使其流速增强，阻力变化较大；同时通道上部聚拢的冰晶也使其摩擦阻力增大。在高速流淌时，不同冰浆浓度溶液与冷水之间压力降差值变化较小，这是因为高速流淌使得冰浆溶液成为匀称流淌。 如图9所示为冰浆溶液的传热系数随其流量和浓度的变化。从图中可知：传热系数是随着流量的增强而增强、随着冰浆浓度的增强而减小。这是因为冰浆浓度的增强减小了溶液的扰动，通过换热器的流淌是层流而不是紊流。尽管在较高冰浆浓度下，其传热系数下降，但

9、因为细微的冰晶增强了其传热表面积，以及具有较大的传热温差，仍旧使其具有较高的传热量。 5冰浆的其他潜在应用 冰浆溶液除了用于舒服性空调、工业生产过程、食品处理与保存外，还可用于以下方面： 5.1用于管道和换热器清洗 传统的清除管道和换热器污垢脏物的方法常采用机械方法，但对于样子复杂的换热器，该方法很难完成去污。采用10%的冰浆溶液能够完成复杂几何样子管道和换热器的清污工作4。 5.2用作冷藏汽车的蓄冷剂 在冷藏汽车的周围保温夹层空间内充入冰浆溶液，使车厢内保持所要求的温度，它与平凡运送车辆相比，能保证冷藏食品的新鲜。冰浆的充入和更换可在特地的充冷站举行。 5.3用作灭火剂 现有的灭火装置和喷嘴仍旧可以输送浓度为30%的冰浆溶液，采用冰浆溶液灭火可以使灭火时光削减一半，同时使室内温度急剧降低。与水相比，采用冰浆灭火所需的量较少5。 6结论 动态冰浆因为具有蓄冷密度大、流淌性和传热性能好等优点，现已被用