冰盘管排列密度对蓄冷速率影响的实验研究

　　1引言

　　随着社会的发展,空调用电量不断增加,个别地区空调用电量甚至达到电力负荷的30~40%,并且空调用电高峰与电网负荷高峰同步,造成电力负荷峰谷差过大。利用蓄冷空调可以将高峰期空调用电转移到电力负荷低谷期,不仅可以实现移峰填谷、平衡电力负荷的作用,还可以减小机组装机容量,提高制冷机组满负荷运行效率,节省空调用户的电力花费和运行费,扩大空调区域使用面积等。蓄冷系统中,直接蒸发冰盘管蓄冷系统是在蒸发器盘管外蓄冰的蓄冷系统。该系统无中间二次换热设备,制冷效率高、投资少,在一定的范围内具有较高的使用价值^[1]。为提高直接蒸发冰盘管蓄冷系统性能,国内外学者从不同方面对直接蒸发冰盘管蓄冷系统进行了大量的实验和仿真研究^[2-11]。传统的直接蒸发冰盘管蓄冷时间为8-10小时,管外冰层厚度控制在40mm-60mm左右^[12]。但是,随着国家经济的不断发展和居民生活水平的不断提高,居民用电负荷率迅速增长,且用电时段不断延长,造成电网负荷峰谷时间也有所变化,用电高峰时段逐步延长,用电低谷时段相应缩短。因此,对蓄冷设备的研制也随着电网峰谷时段的变化趋势和电价的变化提出了新的要求。本文通过建立盘管排列密度可以改变的直接蒸发冰盘管蓄冷实验台,对不同盘管排列密度下的蓄冷速率特性进行了研究,为设计能够更好地适应新的用电形势下电力负荷峰谷时段的变化的直接蒸发式冰蓄冷系统提供参考。

　　2实验研究

　　2. 1实验装置^{[9], [11], [13]}

　　高密度直接蒸发冰盘管蓄冷系统实验台如图1所示,由压缩冷凝机组、实验蓄冷槽、平衡槽及循环水泵、布水器等辅助设备组成。压缩冷凝机组为半封闭活塞式水冷压缩冷凝机组,制冷量为4.5kW。在改变蒸发器盘管密度时,为了保证蒸发器面积与制冷机组匹配,设置了两个蓄冷槽。蓄冷槽一为实验蓄冷槽,通过改变蓄冷槽一内直接蒸发盘管的数量,对不同排列密度的直接蒸发盘管蓄冷和释冷特性进行研究。蓄冷槽二为平衡负荷蓄冷槽,起平衡制冷机组负荷作用。两蓄冷槽外壁利用现场发泡将40mm厚聚苯板粘附于蓄冷槽外表面做保温。蓄冷槽内直接蒸发器蓄冰盘管采用Φ16mm,壁厚1mm的紫铜管。

　　蓄冷槽一内设置两组并联的直接蒸发式冰盘管,蛇形并联排列,上进下出。一组排列密度为100x100mm(盘管一);另一组排列密度为50x100mm(盘管二)。盘管一和盘管二分别连接至2个分液头,并采用并联方式连接。两组盘管在蓄冷槽内呈交叉排列,列间距为50mm。盘管排列分布方式如图2所示。通过两个分液头前截止阀的调节,能够实现高、中、低三种盘管排列密度。阀门11开启,阀门8关闭,盘管呈低密度排列,为100mmx100mm(列X排);阀门8开启,阀门11关闭,盘管呈中密度排列,盘管排列密度较低密度增加一倍,为100mmx50mm;阀门8和阀门11同时打开,盘管呈高密度排列,盘管列间距50mm,行间距为100mm和50mm交叉排列,当量密度为60mmx60mm,盘管排列密度为低密度的3倍。蓄冷槽二内设4组行间距为100mm的蒸发盘管,采用串联连接,列间距100mm,起平衡负荷作用,使蒸发器面积与制冷机组制冷量相匹配,保证制冷机组的正常运行。