直接接触喷射式冰浆制备技术研究

论文摘要

空调蓄冷技术,即是在电力负荷很低的夜间或者低谷电价时段,采用电动制冷机制冷,利用蓄冷介质的显热或潜热特性,用一定方式将冷量贮存起来并在电力负荷较高的白天,也就是用电高峰期,把贮存的冷量释放出来,以满足建筑物空调或生产工艺的需要。对国内外冰蓄冷技术研究热点进行了回顾,提出了直接接触喷射式冰浆制备技术。对直接接触喷射式制冰装置进行了设计。设计过程中解决冷媒与水的分离以及喷嘴、换热器和管道的防冰堵等问题,将制冰罐和换热器制成一体,设计独特的制冰罐及制冰装置结构,并利用预冷、引射等技术,并提高了整个冰浆制备装置的效率和设备的可靠性。提出了直接接触喷射式液滴换热的理论模型,并进行了详细分析,分析中使用了Matlab编程计算。直接接触喷射式制冰及传热理论的提出,为该种方式的设计提供理论依据及参考。论文提出的理论包括:液滴换热面积的计算理论、液滴滞留时间理论、液滴换热理论。理论上解决了制冰罐温度随时间的分布、制冰量与喷射器关系及制冰量、换热量的理论计算方法。根据国内外相关文献,总结出在管道中冰浆流动特性、摩擦阻力、传热关系式,并对冰浆在空调系统中的动态特性、传热性能等进行了分析说明。搭建了直接接触喷射式冰浆制备装置实验台。介绍了试验调试步骤,包括运转前准备、系统的气密性试验、制冷剂的充注、载冷剂的充注、运转检查;对试验过程中遇到的各种问题和解决方法进行了介绍,提出了载冷剂改进方案与蓄冷槽改进方案;对动态冰蓄冷系统进行了深入的实验研究,验证并补充理论研究;实验最终达到了预期的效果,即生成的冰浆流动性好、不发生冰堵、制冰工况稳定。综上所述,本文的工作包括:提出了直接接触喷射式冰浆制备技术;对直接接触喷射式冰浆制备装置进行了设计,并搭建了直接接触喷射式冰浆制备实验台;在此基础上,提出了直接接触喷射式制冰的理论,并对该理论进行了分析及比对计算。该理论的提出为直接接触喷射式制冰方式的设计、制造提供了可靠的依据,同时解决了设计过程中没有成型理论支持的困局。论文的研究具有重要的理论与实际意义。相信随着直接接触式动态冰蓄冷技术不断发展与完善,它将成为二十一世纪空调界的一项主流技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 能源及电力现状及特点
• 1.1.1 能源现状及特点
• 1.1.2 电力现状
• 1.2 冰蓄冷技术
• 1.2.1 冰蓄冷概况
• 1.2.2 冰蓄冷技术现状
• 1.2.2.1 静态冰蓄冷技术现状
• 1.2.2.2 动态冰蓄冷技术
• 1.3 射流泵技术
• 1.3.1 工作原理
• 1.3.2 液气射流泵分类
• 1.3.3 液气射流泵结构
• 1.3.4 液气射流泵的相似律
• 1.4 直接接触式国内外研究现状
• 1.4.1 国外直接接触式研究现状
• 1.4.2 国内直接接触式研究现状
• 1.5 直接接触式研究的意义
• 1.5.1 应用蓄冷空调技术的意义
• 1.5.2 动态冰蓄冷的意义
• 1.5.3 直接接触式动态冰蓄冷研究的意义
• 1.6 本文的主要工作
• 1.6.1 直接接触式面临的问题
• 1.6.2 研究方法与技术路线
• 第二章 直接接触喷射式冰浆制备装置设计
• 2.1 直接接触喷射式冰浆制备装置概况
• 2.2 设计依据
• 2.3 空调用制冷循环工作参数
• 2.4 直接接触喷射式冰浆制备装置设计
• 2.4.1 直接接触喷射式冰浆制备装置方案概述
• 2.4.2 直接接触喷射式冰浆制备装置机组设计说明
• 2.4.2.1 载冷回路设计
• 2.4.2.2 制冷回路
• 第三章 直接接触喷射式冰浆制备装置测控系统设计
• 3.1 可编程控制器
• 3.1.1 可编程控制器概况
• 3.1.2 PLC的结构及基本配置
• 3.1.3 基本指令系统和编程方法
• 3.2 触摸屏
• 3.2.1 触摸屏的工作原理
• 3.2.2 触摸屏的主要类型
• 3.3 基于 PLC与触摸屏方案的电气测控设计
• 第四章 直接接触喷射式冰浆制备理论研究
• 4.1 冰浆生成理论
• 4.1.1 冰的结构特点
• 4.1.2 冰晶的生长过程
• 4.2 直接接触式换热理论研究
• 4.2.1 液滴直径理论计算
• 4.2.2 液滴下降模型
• 4.2.3 液滴换热理论研究
• 4.2.4 制冰罐数学模型建立
• 4.2.4.1 在未成冰前液滴显热换热研究
• 4.2.4.2 成冰期间液滴换热研究
• 4.3 计算结果
• 4.3.1 液滴直径及换热面积计算
• 4.3.2 换热关系式
• 4.4 液滴沉降分离理论
• 4.4.1 分离机械基本理论
• 4.4.2 分离机械发展趋势
• 4.4.3 离心沉降理论
• 4.5 直接接触式制冰罐的传热关系式
• 4.6 冰浆在管道流动特性研究
• 4.6.1 冰浆在管道中的数学模型
• 4.6.2 冰浆流体在管道中的传热性能
• 4.6.3 冰浆流体在空调系统中的动态特性
• 4.7 本章小结
• 第五章 试验系统的调试和实验研究
• 5.1 运转前准备
• 5.2 系统的气密性试验
• 5.2.1 正压试验
• 5.2.2 抽真空试验
• 5.3 制冷剂的充注
• 5.3.1 制冷剂充注方法
• 5.3.2 如何确定充注量是否合适
• 5.4 载冷剂的充注
• 5.5 运转检查
• 5.6 载冷剂探索
• 5.7 蓄冷槽改进
• 5.8 实验研究
• 5.8.1 实验现象研究
• 5.8.2 实验研究
• 5.8.3 实验数据及分析
• 5.9 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.1.1 回顾总结国内外冰蓄冷技术研究成果
• 6.1.2 直接接触喷射式冰浆制备装置设计总结
• 6.1.3 直接接触喷射式冰浆制备理论研究总结
• 6.1.4 试验系统的调试和实验研究
• 6.2 展望
• 6.2.1 直接接触式冰浆制备装置研究展望
• 6.2.2 直接接触式冰蓄冷技术在工程中应用的展望
• 致谢
• 参考文献