| 题名 | 冰浆固相含量测量及蓄融冰动态特性研究 |
| 作者 | 青春耀 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-09-24 |
| 授予单位 | 中国科学院广州能源研究所 |
| 授予地点 | 广州能源研究所 |
| 导师 | 冯自平 |
| 关键词 | 冰浆 固相含量测量 蓄冰 融冰 动态特性 metal foam pool boiling flow boiling heat transfer flow characteristics |
| 其他题名 | Study on Ice Mass Fraction Measurement and Dynamic Storage and Melting Characteristics of Ice Slurry |
| 学位专业 | 热能工程 |
| 中文摘要 | 以冰浆为蓄冷介质的流态化动态冰蓄冷技术可以实现蓄冷和电力的削峰填谷，日益展示出其良好的应用前景，而且使用冰浆在中央空调、区域供冷等领域进行高密度潜热输送具有良好的节能效果。冰浆固相含量的准确在线测量可以确定潜热输送量，而对蓄冰槽中冰浆蓄融冰动态特性的研究则能为流态化冰蓄冷系统实现高蓄冰率、快速融冰提供理论指导，实现流态化冰蓄冷系统的优化运行。 在整理和归纳国内外已有研究成果的基础上建立了冰浆固相含量测量模型，设计和开发了三组对圆弧电极和一个微电极组成的固相含量测量传感器，通过实验测试了在不同频率和不同波型的激励信号下，测量系统对静态和动态冰浆固相含量测量的可靠性和精度。实验结果表明：测量系统结果可靠，当采用150Hz~1.5KHz的方波激励信号时测量精度较高，系统的静态测量误差为±4%，动态测量整体误差保持在±7.5%的范围。 搭建了冰浆动态蓄冰实验台，利用图像处理方法测定了冰浆中冰粒子的粒径分布，通过改变入口冰浆流量、固相含量、蓄冰槽内溶液初始液面高度及进口管布置参数，观测冰浆实时堆积的过程，分析研究制冰溶液及冰粒子粒径对非饱和富冰层形成的影响，得到了冰浆堆积过程形成的富冰层轮廓变化规律及各参数条件对饱和富冰层沉降速度及富冰层均匀度的影响规律。实验结果表明：增大入口冰浆的流量或者固相含量，将增加冰浆堆积形成富冰层的均匀度，减小初始液面高度有助于富冰层初始阶段在蓄冰槽中心的堆积，但最终堆积的富冰层均匀度几乎不受此参数影响。 为了分析冰浆堆积过程机理，推导了冰浆理想堆积模型，通过模型计算得到了冰浆在蓄冰槽内理想堆积的规律，计算结果表明冰浆中冰粒子的直径越大，上浮越快，形成的富冰层空隙率越小；通过对冰浆在蓄冰槽内流动时冰粒子的受力分析，基于湍流流动的RNG k-ε模型、模拟冰粒子颗粒群轨迹的随机游走模型，最终建立了蓄冰槽内冰浆流动的离散项（DPM）模型；并利用此模型得到了冰浆流动的流场及冰粒子在蓄冰槽内的运行轨迹，模拟了冰浆在改变进口流量、固相含量等参数的实时堆积过程，分析了各参数对冰浆动态堆积过程的影响，模型基本可以反映出单口入射冰浆的堆积过程，从理论上预测冰浆堆积过程的发展方向。 在冰浆动态蓄冰实验台的基础上搭建了动态融冰实验台，实验研究了进槽溶液流量、温度等参数对蓄冰槽内堆积冰浆的动态融冰特性的影响。分析了各影响因素下蓄冰槽内温度分布、融冰容积换热系数的变化，并指出变化出现的原因。实验结果表明：改变进槽溶液流量、温度等参数均将使冰浆堆积的富冰层出现融冰“通道”；融冰无量纲时间τ=0~0.2时容积换热系数快速下降，随后τ>0.2时容积换热系数缓慢下降直到融冰结束；同时发现，进槽溶液温度对容积换热系数的影响不大，增大其值并不能使容积换热系数增大，相同τ值时容积换热系数随进槽溶液流量增大而增大，但是增大的幅度并不明显。应用修正Stanton（St）数对实验结果分析发现，融冰时产生的“通道”效应是影响蓄冰槽内温度分布及容积换热系数的本质原因。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-14 |
| 页码 | 134 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.giec.ac.cn/handle/344007/5774]  |
| 专题 | 中国科学院广州能源研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 青春耀. 冰浆固相含量测量及蓄融冰动态特性研究[D]. 广州能源研究所. 中国科学院广州能源研究所. 2009. |
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