气体水合物蓄冷槽优化设计与其空调系统经济性分析

发布时间：2017-09-22 21:08

  本文关键词：气体水合物蓄冷槽优化设计与其空调系统经济性分析

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【摘要】：随着社会经济的发展,我国电力的供需矛盾越来越严重,在这种情况下,蓄冷空调技术的应用不但可以实现移峰填谷,平衡用电负荷,而且还可以给电网的安全运行提供一定的保障。在蓄冷空调技术中,气体水合物蓄冷技术被认为是目前最具潜力的蓄冷技术之一。与其他空调系统相比,它有很多优异之处,其相变温度在5℃~12℃之间,可以与常规空调系统结合而不影响制冷机组的工作效率;蓄冷介质的相变潜热大,与冰差不多;在工作过程中,其换热性能好;长期使用不会老化等等。由此可见,对气体水合物蓄冷技术进行研究并使其推广应用具有十分重要的意义。蓄冷槽是蓄冷系统的主要核心部件,增强蓄冷槽的传热有助于提高整个系统传热效率,因此对其进行优化研究,提高其传热性能是十分必要的。本文主要针对气体水合物蓄冷系统的蓄冷槽内换热性能进行研究,运用fluent软件模拟蓄冷槽内的温度场分布以及相变界面分布并画出其曲线图,对蓄冷槽蓄冷过程各影响因素进行详细的分析,主要得出以下结论:(1)通过假设一定的模拟条件,建立了蓄冷槽内九管管束三维模型。由于蓄冷槽传热过程中有很多影响因素,所以选择固定其他变量仅改变一个变量,通过观察变量的变化对蓄冷槽的影响得出最优条件。本文研究的影响因素包括盘管布置形式(顺排、叉排)、盘管管间距、U形管管径、载冷剂入口温度、蓄冷槽内初始温度。通过模拟结果得出以下结论:l)管间距是影响蓄冷槽传热的一个重要因素,管间距越大越有利于提高传热效率;并且管间距对两种盘管的不同布置方式影响是一样的;2)在蓄冷第二阶段时,顺排布置时蓄冷槽温度下降比叉排布置时稍快;蓄冷过程中,顺排布置方式时蓄冷槽内温度场分布优于叉排,所以顺排布置方式更优于叉排布置方式;3)载冷剂的入口温度是影响容器内盘管传热效率的一个重要因素,载冷剂入口温度越低,蓄冷槽内温度下降的就越快,蓄冷槽内蓄冷完成所需时间越少;4)盘管管径是影响容器内盘管传热效率的一个重要因素,盘管管径越大,蓄冷进行的越快,蓄冷槽内温度场愈趋均匀;5)蓄冷槽内蓄冷剂的初始温度对蓄冷槽的蓄冷过程传热性能影响较小,所以蓄冷槽的初始温度对蓄冷完成的时间影响不大。(2)本文建立了气体水合物蓄冷系统经济性分析模型,并利用其评价指标(寿命周期费用)比较气体水合物蓄冷、冰蓄冷和常规空调这三种系统的经济性,得出气体水合物蓄冷系统的经济性最优。
【关键词】：气体水合物蓄冷 蓄冷槽 传热效率
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.1.1 课题研究的社会背景11
• 1.1.2 应用蓄冷空调技术的意义11-12
• 1.2 蓄冷系统分类12-14
• 1.3 当前蓄冷技术研究的热点及展望14-16
• 1.4 气体水合物蓄冷技术发展的国内外现状16-17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第二章 相变传热的基本理论19-25
• 2.1 相变传热中的主要数学模型19-22
• 2.1.1 温度法模型19-21
• 2.1.2 焓法模型21-22
• 2.2 相变传热的分析求解方法22-23
• 2.2.1 有限差分法22-23
• 2.2.2 有限元法23
• 2.3 本章小结23-25
• 第三章 蓄冷槽模型的建立与传热分析25-33
• 3.1 概述25
• 3.2 传热过程的理论分析25-26
• 3.2.1 蓄冷机理25
• 3.2.2 蓄冷过程的传热分析25-26
• 3.3 传热过程的数值计算26-28
• 3.4 气体水合物蓄冷槽物理模型的建立28-31
• 3.5 本章小结31-33
• 第四章 蓄冷槽蓄冷过程影响因素分析33-73
• 4.1 顺排时管间距对传热效果的影响33-42
• 4.2 叉排时管间距对传热效果的影响42-50
• 4.3 盘管的布置形式对传热效果的影响50-51
• 4.4 顺排时载冷剂温度对传热效果的影响51-58
• 4.5 顺排时管径对传热效果的影响58-65
• 4.6 顺排时蓄冷槽的初始温度对传热效果的影响65-71
• 4.7 本章小结71-73
• 第五章 气体水合物蓄冷空调的经济性分析73-83
• 5.1 气体水合物蓄冷空调的经济效益73-74
• 5.1.1 气体水合物蓄冷空调的社会经济效益73
• 5.1.2 气体水合物蓄冷空调用户经济效益73-74
• 5.2 气体水合物蓄冷空调系统的经济评价方法74-76
• 5.2.1 气体水合物蓄冷空调系统的静态经济评价法74-75
• 5.2.2 气体水合物蓄冷空调动态的经济评价方法75-76
• 5.3 气体水合物蓄冷空调的经济分析数学模型76-78
• 5.3.1 寿命周期费用指标76
• 5.3.2 系统初投资76-77
• 5.3.3 运行费用77-78
• 5.4 工程实例分析78-80
• 5.4.1 制冷机组容量与蓄冷率的关系79
• 5.4.2 初投资，，运行费用与蓄冷率的关系79-80
• 5.5 三种空调方案的经济比较80-81
• 5.6 本章小结81-83
• 第六章 结论83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 今后研究工作展望84-85
• 参考文献85-89
• 作者简介89
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文89-91
• 致谢91-92

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本文编号：902859