367-高径比对温度分层型蓄冷水槽性能的影响.pdfVIP

高径比对温度分层型蓄冷水槽性能的影响 哈尔滨工业大学 建筑学院 刘宇圣 ☆ 高立新 △ 摘 要：高径比（HD）是决定温度分层型蓄冷水槽蓄冷性能的重要因素。本文利用 Fluent 对不同保温条件下的多种高径比蓄冷水槽的充冷过程进行模拟，通过比较蓄冷性能的差异， 给出水槽的高径比推荐范围。模拟结果显示，对于绝热工况，随着高径比的增加，斜温层比 例快速减小，充冷效率迅速增大，但这一趋势随着高径比的增大而减缓。对于非绝热工况， 随着高径比的增大斜温层比例先减小后增大，充冷效率先上升后下降。因此，如果蓄冷水槽 保温较差，增大水槽的高径比可能会导致斜温层比例的增加和充冷效率的下降。综合模拟结 果，给出推荐的水槽高径比范围为 4～8。 Abstract ：Height to diameter ratio (HD) is an important factor which determines the performance of a natrual stratified chilled water storage tank. By using ANSYS Fluent,simulations on charging progress of storage tanks with different HD were carried out in this dissertation.The optimal range of HD was given by comparing the performance of storage tank. Under the adiabatic condition,with the increase of HD,the volume proportion of thermocline decreased quickly while charging effiency increased rapidly. And this trend gradually slowed down as HD increase. Under the nonadiabatic condition ，the volume proportion of thermocline increased firstly and then decreased as HD increased, and the charging effiency was the opposite.If the thermal insulation of storage tank were poor,the increase of HD may lead to the increase of the thermocline volume proportion and the decrease of charging effiency. The recommended range of height to diameter of the tank is 4～8. 关键字：蓄冷水槽；高径比；充冷效率；斜温层 0 引言 为缓解高峰用电紧张和低谷用电过剩的矛盾，各地政府大力推行分时电价制度，并出台 了鼓励用户移峰填谷的优惠政策。空调蓄冷应用技术已成为实现电网移峰填谷的一项重要举 措。温度分层型水蓄冷系统以其较高利用率和较低初投资，得到了广泛的应用。它依靠冷热 水的密度差，来维持水槽中的冷热水分离，是最简单有效的方式。 Nelson 对水蓄冷系统中的分层现象进行了实验研究，得出斜温层厚度增加提高了混合 率，低高径比下斜温层厚度增加得更快。Kahar Osman 等对不同高径比水箱进行了模拟，得 出绝热条件下中等高径比（2～4）的水箱在多种Re 数下有着较薄而稳定的斜温层。Zheng Yang 等通过实验和模拟研究了 10 种不同形状蓄热水箱在静态储存时蓄热能力和热分层的差别， 得出蓄热能力与面积体积比成负相关。冯旭东对同体积不同高度的水槽进行了模拟，得出随 高度增加，斜温层厚度略有增大，蓄冷率也增大，长方体和圆柱体斜温层表现一致，四棱台 斜温层厚度略有增加。刘璇等对同体积的不同高径比的圆柱形水罐进行模拟，结果表明在一 定范围内，高径比增大时蓄冷率也会增大，范围在 1.58～1.88 的水罐较适宜。 水槽是蓄冷系统的关键设备，决定着蓄冷能力的大小和经济性。蓄冷水槽的高径比是决 —————————————————————— ☆ 刘宇圣，男，1995 年 10 月生，在读硕士研究生 △ 通讯作者：高立新,