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基本信息

項目名稱：
封裝優(yōu)態(tài)鹽同心套管式相變儲冷換熱器性能研究
小類：
能源化工
簡介：
目前，我國的電力增長仍然滿足不了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活用電急劇增長的需要，全國缺電局面十分嚴(yán)峻。因此，研究蓄冷空調(diào)技術(shù)已成為解決當(dāng)今工程節(jié)能的重要手段。然而，目前研究最多的是水蓄冷和冰蓄冷，對于共晶鹽蓄冷的研究較少。共晶鹽主要優(yōu)點在于它的相變溫度較高，可以克服冰蓄冷蒸發(fā)溫度低的弱點，并可以使用普通的空調(diào)冷水機組。本文就共晶鹽在同心套管儲冷單元中的蓄、釋冷特性進(jìn)行研究。
詳細(xì)介紹：
通過實驗分析得出了Na2SO4?10H2O溶液的凝固點隨Na2SO4?10H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高；NH4Cl對Na2SO4?10H2O溶液的凝固點有降低作用，這對于精確控制共晶鹽溶液的凝固點使其滿足制冷系統(tǒng)的要求，提高制冷機組的COP有重要的意義。綜合比較，本實驗選用Na2SO4作為蓄冷材料，為了使它的各方面性能達(dá)到較滿意效果加入了一些添加劑：6.66%的NaCl和6.16%的 NH4Cl作為降低共晶鹽的凝結(jié)點，2.6%的硼砂作為成核劑，8.7%的 MinUGeL200作為溶液的增稠劑，還有0.25%的Na2P3O10作為分散劑，其它為水。其結(jié)晶溫度在5～8℃。 設(shè)計同心套管蓄冷單元，對其進(jìn)行蓄、釋冷特性研究，結(jié)果是同心套管蓄、釋冷特性良好，可以進(jìn)行與制冷機組的連接實驗。搭建系統(tǒng)試驗臺，對整個系統(tǒng)的蓄、釋冷特性進(jìn)行研究，其結(jié)果表明：蓄冷時，蓄冷槽入口制冷劑溫度對蓄冷特性的影響較載冷劑流量的影響顯著；釋冷時，載冷劑進(jìn)口溫度對釋冷特性的影響較載冷劑的流量對其的影響顯著。通過對蓄冷過程進(jìn)行分析，得出蓄冷效果最好的制冷劑進(jìn)口溫度為1℃，載冷劑的流量為0.241 m3/h；而釋冷過程中載冷劑的進(jìn)口溫度和流量分別是10℃和0.283m3/h時最佳。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

蓄冷空調(diào)技術(shù)是有效平衡峰谷用電負(fù)荷的有效措施，然而常用的水、冰及優(yōu)態(tài)鹽蓄冷方式要么蓄冷量密度低，要么蓄冷時蒸發(fā)溫度過低導(dǎo)致電能消耗過多。研究開發(fā)性能優(yōu)良的高溫相變蓄冷介質(zhì)及蓄冷換熱器以克服以上不足很有必要，作品旨在通過實驗手段研究新的相變蓄冷介質(zhì)及其相應(yīng)的新型高效蓄冷換熱器。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

得出了結(jié)晶溫度在5～8℃蓄冷相變材料組合。同時設(shè)計了同心套管蓄冷單元，在其中加入了新研究的蓄冷介質(zhì)，且對其進(jìn)行蓄、釋冷特性進(jìn)行了實驗研究，結(jié)果表明同心套管蓄、釋冷特性良好。獨特之處：研究的新的相變蓄冷介質(zhì)以及配套的同心套管式的新型高效蓄冷換熱器，既能達(dá)到提高蓄冷蒸發(fā)溫度節(jié)約電能，又能提高蓄冷密度克服原有優(yōu)態(tài)鹽蓄冷的缺點。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

可為蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計、現(xiàn)有節(jié)能改造提供有力的幫助。從而為我國的節(jié)能減排做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

學(xué)術(shù)論文摘要

蓄冷空調(diào)技術(shù)是平衡峰谷用電負(fù)荷的有效措施，然而常用的冰蓄冷方式蓄冷時蒸發(fā)溫度過低導(dǎo)致電能消耗過多，研究開發(fā)性能優(yōu)良的高溫相變蓄冷介質(zhì)及蓄冷換熱器很有必要。本文通過實驗分析Na2SO4?10H2O溶液的凝固點隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律，以及NH4Cl對Na2SO4?10H2O溶液凝固點的影響等，綜合比較各種情況，得出了結(jié)晶溫度在5～8℃蓄冷相變材料組合。同時設(shè)計了同心套管蓄冷單元，在其中加入了新研究的蓄冷介質(zhì)，且對其進(jìn)行蓄、釋冷特性實驗研究，結(jié)果表明同心套管蓄、釋冷特性良好。對于本文設(shè)計的蓄冷換熱器，蓄冷時當(dāng)連接的制冷系統(tǒng)中制冷劑進(jìn)口溫度為1℃，載冷劑流量為0.241 m3/h，而釋冷過程中載冷劑的進(jìn)口溫度和流量分別為10℃和 0.283m3/h時效果最佳，研究成果可為大型蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能提供幫助。

獲獎情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

現(xiàn)代暖通空調(diào)設(shè)備已成為人們生活的第一需要，無論是國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生以及現(xiàn)代高科技的發(fā)展都離不開空調(diào)事業(yè)。如今空調(diào)用電量己占建筑物總能耗60～70%，但在我國存在著晝夜用電負(fù)荷的嚴(yán)重不平衡。因此，為充分利用現(xiàn)有電力資源、移峰填谷、有效平衡用電負(fù)荷，蓄冷空調(diào)技術(shù)是一個非常有效地手段。 眾所周知，很多材料都具有蓄冷（熱）的特性，并且這種特性是伴隨著溫度變化、物態(tài)變化與化學(xué)反應(yīng)過程而顯現(xiàn)出來的。國內(nèi)外目前的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)多以水、冰蓄冷為主，就是根據(jù)水、冰的蓄冷（熱）原理特性，盡可能地利用非峰值電力，使制冷機在滿負(fù)荷條件下運行， 將空調(diào)系統(tǒng)所需要的制冷量用顯熱與潛熱的形式部分或全部地儲存于水、冰中，當(dāng)出現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷時，則用這些蓄冷物質(zhì)儲存的冷量來滿足空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷的需要。用來儲存水、冰以及優(yōu)態(tài)鹽的容器稱為蓄冷設(shè)備。 水蓄冷就是利用水的顯熱來儲存冷量的一種蓄冷方式，即利用4℃～7℃的低溫水蓄冷，但其蓄冷量低。冰蓄冷是利用冰的相變潛熱進(jìn)行冷量儲存的一種蓄冷方式。0℃冰的蓄冷密度高達(dá)334kJ/kg，儲存同樣多的冷量，冰蓄冷所需的體積僅為水蓄冷的幾十分之一，占用空間大大減少，但由于制冷設(shè)備的蒸發(fā)溫度過低導(dǎo)致消耗的電能較大。 優(yōu)態(tài)鹽蓄冷是利用固態(tài)相變特性蓄冷的另一種形式。蓄冷介質(zhì)主要是由共晶鹽、水、成核劑和穩(wěn)定劑組成的混合物。在蓄冷系統(tǒng)中，這些蓄冷介質(zhì)一般裝在板狀、球狀或其它形狀的密封件中，再置于蓄冷槽中。對于作為蓄冷介質(zhì)的共晶鹽，要求具有融解或凝固溫度為5℃～8℃、融解潛熱大、熱導(dǎo)系數(shù)高、比重大和無毒、無腐蝕性等特性。共晶鹽蓄冷槽比冰蓄冷槽要大，比水蓄冷槽要小。雖然其相變溫度高，但由于蓄冷密度低，設(shè)備占地要求高，所以在國內(nèi)外的推廣應(yīng)用受到一定限制。 本作品通過實驗分析Na2SO4?10H2O溶液的凝固點隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律，以及NH4Cl對Na2SO4?10H2O溶液凝固點的影響等，綜合比較各種情況，得出了結(jié)晶溫度在5～8℃蓄冷相變材料組合。同時設(shè)計了同心套管蓄冷單元，在其中加入了新研究的蓄冷介質(zhì)，且對其蓄、釋冷特性進(jìn)行了實驗研究，結(jié)果表明同心套管蓄、釋冷特性良好。研究的新的相變蓄冷介質(zhì)以及配套的同心套管式的新型高效蓄冷換熱器，既能提高蓄冷蒸發(fā)溫度達(dá)到節(jié)約電能的目的，又能提高蓄冷密度克服原有優(yōu)態(tài)鹽蓄冷的缺點。
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