冰浆在蓄冰池中的贮存与融化研究进展
有关因素对冰浆制取过程中过冷度影响的实验研究

有关因素对冰浆制取过程中过冷度影响的实验研究陈泽全;刘曦;郑闽锋;雷晓健;李学来【摘要】实验研究了搅拌速度、液浴温度、添加醇类物质和成核剂等因素对冰浆形成过程中过冷度及结冰特征的影响。
结果表明,在制冰浆过程中,对水溶液进行搅拌有利于提高水过冷现象的稳定性。
在搅拌速度0~100r/min时,不容易出现过冷现象而直接结冰;过冷度随搅拌速度增大而增大,在搅拌速度为200r/min时达到最大值4.35℃,之后过冷度急剧下降。
在液浴温度降低情况下水过冷度先明显变大,随后变化不明显。
添加乙二醇后,有效的改善了冰晶的细腻程度,在低浓度区(乙二醇浓度<6%),过冷度呈小幅上升趋势;在中高浓度区(乙二醇浓度>6%),过冷度随着乙二醇浓度的增加急剧的减小。
添加成核剂后过冷度明显下降,过冷解除时间提前,与硫酸铁和二氧化硅相比,硼砂成核性较差,但是形成的冰晶具有较好的特性。
%The influences of agitation speed , liquid bath temperature , alcohol additives and nucleation agents on supercooling degree and ice features in icing process are experimentally investigated in the present paper .The experi-mental results show that the agitation speed effects significantly on the phenomenon of supercooling .The water is not easy to supercooling and freezing directly when the agitation speed is less than 100 r/min.The supercooling degree increases with the agitation speed and reaches the maximum value 4.35℃at the agitation speed of 200 r/min, later supercooling degree declined sharply.When the refrigerant temperature is reduced , the supercooling degree signifi-cantly increases at first and then does not change obviously.The ice crystals become fine and smooth when the ethyl-ene glycol is added in the water.In low-densityareas ( concentration of ethylene glycol <6%) , supercooling degree Increases slightly with the concentration of ethylene glycol.In high-density areas ( concentration of ethylene glycol >6%) , when the concentration of ethylene glycol increases , the supercooling degree decreases sharply.After the nu-cleating agents were added , supercooling degree decrease sharply , the time of remove supercooling is in pared with iron sulfate and silica , borax nucleation is worse , but forming ice crystals have good charac-teristics.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】6页(P1-6)【关键词】冰蓄冷;过冷度;搅拌速度;液浴温度;醇类添加剂;成核添加剂【作者】陈泽全;刘曦;郑闽锋;雷晓健;李学来【作者单位】福州大学化学化工学院,福建,福州350116;福州大学化学化工学院,福建,福州350116;福州大学化学化工学院,福建,福州350116;福州大学化学化工学院,福建,福州350116;福州大学化学化工学院,福建,福州350116【正文语种】中文【中图分类】TB691 引言近几年全国各地频繁出现用电荒,严重的“电荒”将会使得加工制造企业,特别是钢铁、有色、基础化工等电力成本所占比例较高的行业遭遇限电减产的局面,缺电成为制约经济发展的瓶颈。
流态化动态冰蓄冷技术

流态化动态冰蓄冷技术流态化动态冰蓄冷技术的先进之处在于改进了传统制冰的中过程主要缺点,而且制出的冰以流态化冰浆制做的形式存在。
传统静态制冰原核细胞中,水通过大自然对流换热,冰层外壁首先在换热壁面上形成,然后逐渐变厚。
这样就导致形成新的冰层所需的热量传递必须以导热的形式穿过越积越厚的原有冰层,从而严重的恶化了传热效率,致使结冰愈加困难,制冷剂提供的温度也必须越来越低。
流态化动态冰蓄冷技术制冰过程的最大特点在于首先在传热壁面附近制取过冷水,然后把过水银转移到远离传热壁面梁柱的空间里解除过冷、生成冰浆。
这样就彻底避免了在传热壁面上形成的可能性,既消除了固相冰层导热牵涉到热阻的存在,同时在液体和传热壁面之间又始终保持着强制对流的高效率换热模式,因此整个制冰环节的传热系数大幅度提高。
另一方面,制冰操作过程中的换热温差、流量等参数都保持稳态,并不因微秒而变化,从而保证了出冰速度的恒定,也便于系统的控制。
六种流态化动态冰蓄冷主要包括两种形式,即以高砂热学为代表的温水过凉水式和以Sunwell(日本)为代表的筒扰动式。
两种二种技术在基本原理上才是一致的,但形式差别较大,下面分别说明。
(1)过水银式动态制冰技术过热水式动态制冰技术的式基本原理是:首先把水在过冷却热交换器中冷却至低于0℃的过冷状态,然后把过冷水输送至特殊的过冷却解除器中解除过冷,生成大量细小的冰晶基质,与剩余的液态水一起形成0℃下的冰浆。
这种制冰投资过程中确保关键的技术在于最流过过冷却热交换器的液态水具有尽可能大的过冷度,但同时之前需要保证过冷水不能在流出热交换器又生成冰晶,否则换热器将被堵塞甚至破坏。
此外,还应有高效率的过关键技术冷却解除技术,以确保过冷水能够连续快速结晶。
过冷却蛋壳热交换器可以采用壳管式、套管式、板式等多种形式的换热器。
为了防止过冷水在换热器内结冰,换热器内表面需要或进行特殊涂层处理,同时对换热器内部的流场特性也有很高的要求,否则很难获得足够大的过冷度,以及避免堵塞。
《低温工程》2010年总目次

迪 , 5 1) 等 (6
L G潜 液 泵 的研 制 N
… … … … …… … … … … …… … 孙 晓玲 , 2 2 ) 等 ( 0
超 导 磁 体 失 超 引起 的氦 泄 放过 程 分 析 …… … … … … 李 兰 凯 , 5 2 ) 等 (1
边
琳, 3 等 (7)
5k 0 A超 导变 压 器 的 设 计及 研 制
… …… … … … … … 刘 华 军 , 3 1 ) 等 ( 1
等 ( 1 铝 基体 超 疏 水 表 面 的抗 结 冰 结 霜 效果 分 析 … …… … 徐文 骥 , 6 1 )
低 温温 度 测 量 与 控 制 系统 研 究 … …… … … … … …… 王
G — 型脉 管 制 冷机 电磁 阀 和 旋 转 阀配 气 系 统 的 比较 实 验 研 究 M
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … ・ 一
张 国渊 , 2 等 (8)
王
超, 5 等 (6)
双声 源 驱 动 热声 系统 的理 论 声 场 重构 与 实 验 验 证
细胞 及 组 织 的 玻璃 化 保 存 研 究进 展 … … …… … … … 海 峰 , 5 5 ) 徐 等 (9 中 国散 裂 中子 源低 温系 统 的 氢 安 全方 案 设 计 … … … 崇 超 , 6 何 等 (1) 可 视化 D C新 设 备及 其 在 低 温 冻存 研 究 领 域 的应 用 S
… … … … … … … ・ … … … … … … … … … … … … ・ ・
基于 P O R /Ⅱ的 液 态 甲烷 精 馏 设 计 与模 拟 … … … … 赵 耀 中 , 4 5 ) 等 ( 3 碳 纤 维 复合 材 料 低 温 热 导率 测 试 方 法 … … … … … …… 张建 可 4 5 ) ( 8 L G船用 B G再 液 化 装 置工 艺 流 程 模 拟 与优 化 P O … 黎志昌 , 4 6 ) 等 ( 2 lO z 冲 管 制冷 机 设 计 与 实验 研 究 … … … … … … 徐 娜娜 , 5 OH 脉 等 (1)
科技成果——动态冰蓄冷技术

科技成果——动态冰蓄冷技术适用范围建筑行业各种中央空调系统及工艺用冷系统行业现状我国大部分地区处于温带和亚热带,每年空调使用时间较长,在南方地区甚至可达8个月。
夏季高温时段空调用电负荷,特别是大型中央空调、区域供冷和地铁空调等空调负荷集中,是造成城市电力负荷峰谷差的主要原因,而冰蓄冷空调是实现用户侧调峰的有效技术之一。
目前我国已有的蓄冰空调工程设备70%以上来自国外,且99%都属于静态蓄冰技术,主要包括盘管制冰、冰球制冰等传统静态制冰方式,其体积大、运行成本高、制冰效率低,平均制冷量只有空调工况制冷量的50%。
目前应用该技术可实现节能量30万tce/a,减排约79万tCO2/a。
成果简介1、技术原理冰蓄冷中央空调是指在夜间低谷电力时段开启制冷主机,将建筑物所需的空调冷量部分或全部制备好,并以冰的形式储存于蓄冰装置中,在电力高峰时段将冰融化提供空调用冷(见图(1)。
由于充分利用了夜间低谷电力,不仅使中央空调的运行费用大幅度降低,而且对电网具有显著的移峰填谷功能,提高了电网运行的经济性。
动态冰蓄冷技术采用制冷剂直接与水进行热交换,使水结成絮状冰晶;同时,生成和溶化过程不需二次热交换,由此大大提高了空调的能效。
冰浆的孔隙远大于固态冰,且与回水直接进行热交换,负荷响应性能很好。
2、关键技术(1)过冷却水稳定生成技术。
过冷却水生成技术是冰浆冷却及蓄冷技术的核心。
过冷却水是冰浆生成的基础,只有稳定生成过冷却水,才可以通过促晶等技术生成冰浆;(2)超声波促晶技术。
在生成过冷水后,只有通过促晶才能使过冷水快速生成冰浆,这就需要促晶技术。
目前,国际上采用的技术有超声波促晶、电动阀促晶以及其他一些促晶技术;(3)冰晶传播阻断技术。
3、工艺流程图1 动态冰蓄冷系统流程图动态冰蓄冷技术可应用于新建系统以及既有系统的节能改造。
新建系统需要根据冷量输送需求进行全新设计,其它过程相同,包括根据制冷机组的额定功率搭配制冰机组;根据负荷情况合理配置蓄冰槽,并根据应用场合配置不同的控制系统。
外融冰蓄冷系统的发展状况及工程应用

外融冰蓄冷系统的发展状况及工程应用简介:本文介绍了外融冰蓄冷系统的技术特点和作用,说明了了目前国内外外融冰蓄冷取冷特性研究所采用的方法及其研究成果,总结了清华大学和清华同方在外融冰研究和应用方面的成果,对外融冰技术的进一步发展和应用进行了评估和预测。
关键字:冰蓄冷外融冰一.引言冰蓄冷技术作为一类重要的能源利用技术,近来获得了很大发展。
冰蓄冷是指在用电低谷时用电制冰并暂时蓄存在蓄冰装置中,在需要时(如用电高峰)把冷量取出来进行利用,由此可以实现对电网的“削峰填谷”,有利于降低装机容量、维持电网的安全高效运行,所以包括我国在内的许多国家都采取了各种措施以鼓励蓄能技术的发展和应用。
根据制冰方式的不同,冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两大类,此外还有一些特殊的制冰方式【1】。
静态制冰方式,即在冷却管外或盛冰容器内结冰,冰本身始终处于相对静止状态。
这一类制冰方式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。
动态制冰方式,该方式制冰过程中有冰晶、冰浆(iceslurry)生成,且冰晶、冰浆处于运动状态。
每一种具体形式都有其本身的特点和适用的场合。
外融式冰盘管蓄冷在制冰方式上属于静态制冰方式,是由冷源将乙二醇溶液、盐水溶液等栽冷剂冷却到0℃以下并送入蓄冰槽内的冰盘管与管外的水进行热交换,在管外结冰以蓄存冷量,需要时进行取用,从而蓄冷过程必须克服随厚度增加越来越大的冰层热阻。
与内融冰方式在取冷时仍由管内的乙二醇溶液或盐水作栽冷剂与管外冰进行二次换热不同,外融冰方式是直接采用蓄冰槽内的水作为取冷介质送出,冰是从冰柱外表面开始向内进行融化的。
其工作过程决定了外融冰方式与内融冰方式等需要二次换热的冰蓄冷形式相比,取冷效率更高,而且取冷温度更低,并可长时间保持低温取冷,使取冷过程更加平稳,并使得实现大温差低温送风成为可能;同时又比冰晶式、冰片滑落式等动态制冰技术设备的材料要求低,加工、使用、管理方便。
例如一般空调用表冷器处冷冻水温度约为7℃,如果采用外融冰方式,冷冻水温度可长时间保持在1~2℃,可以更大幅度地降低送风温度,增加送回风温差,实现送风量的大幅度减少。
冰浆冰蓄冷方法发展现状分析

- 65 -工 业 技 术1 冰蓄冷应用技术分析冰浆作为1种新型的蓄冷与制冷混合物被广泛使用。
张皖君[1]采用冰浆保鲜温带鱼类延长货架期。
冰浆与臭氧结合有效预防鱼肉的变质。
刘圣春[2]通过研究发现采用冰浆储存鱼类与传统的冷冻存储相比,蛋白质和非蛋白质氨的降解速度由3 d 增加到6 d,比传统冷冻应用前景广泛。
董凯军[3]通过冰浆蓄冷为不同的乳品加工过程提供了不同温度的冷水,降低每吨牛奶产品的耗能。
江燕涛[4]提出采用混合制冷方法能够降低制冷设备投掷成本。
杨丽[5]研究了采用冰浆降低矿井温度的可行性。
董凯军提出采用冰浆制冷降低矿井温度,减少初期投资和运行费用。
光俊杰设计用冰浆蓄冷制冷的空调系统,减少18%的制冷机装机容量,节约运行费用110万。
我国越来越重视环境保护,电力峰谷差引起的电力浪费是减少温室气体排放的1个重要手段,冰蓄冷技术能够有效地减少电力峰谷差,是未来制冷技术发展的1个主要方向。
目前冰蓄冷技术已有部分进行了实际的工业应用,但是还需要继续对理论进行深入研究。
2 冰浆制取方法分析冰浆制取方法分为动态与静态2种。
静态制取冰浆一般是将制取冰浆的液体灌入1个特制容器中,然后利用制冷剂对容器制冷,制取冰浆的液体的通过容器的制冷作用而产生冰浆,在制冰溶液成功结冰后,采用特殊手段将冰浆与制冷容器分离,达到成功制取冰浆的目的。
静态制冰方法是应用最早的制冷方法,在一些技术落后的地区,静态制冰是主要的制取冰浆方法。
虽然静态制取冰浆法具有制冰设备简单、控制方便等优点,但是存在传热效率随制冰层厚度降低较快的缺点。
动态制冰能够克服传热效率下降的缺点。
动态制取冰浆的方法主要包括以下4种。
2.1 过冷法过冷法是目前比较成熟的制取冰浆的方法,在国内外的一些制冷领域中,过冷法制取冰浆已经进行了工业制冷的应用。
过冷法制取冰浆是通过控制液体流态与温度,最后通过接触液体的过冷态产生冰浆。
曲凯阳研制出制冷装置、过冷却器、过冷水过冷态的解除装置的冰浆制取系统,并研究了雷诺数、过冷器特性、溶液流态相关因素对冰浆生产的效率与过冷度的解除的影响作用。
冰浆生成技术研究进展及实验初探

不足 的重要方法之一 。基于冰浆技术 的动态 蓄能方式 是 目前 蓄冷领域最新 的研 究方 向f l 1 。研究 目的在 于实 现 冰浆作 为高密度 的冷量 输送介质 , 而获得高 效节 从
能 的间接冷却方式 。
灭火 , 矿井冷却 , 及人体器官的快 速冷却。Wag M n , 实 例分析 了冰浆 在大 型建筑物空调方 面 的应用 , 指出
关键词 : 动态制 冰 冰浆 冰蓄冷 Th e Revi w e and Experm enton Dy i nam i ce ur y Gen at c I Sl r er ed Techn ogy ol
H e Gu g n ,W uRu n Li i oe g ia d u Fe
(c o l f n ry P we E gn e n , ah n n esy f c ne n eh oo y S h o o eg & o r n i r gHuz ogU i ri i c dT cn l ) E ei v to S e a g
A bs r t c lry tc oo y i o e o h e e tw a s i od t em a n r tr g nd d n mi c — a ig t ac :I e su r e h lg s n ft e n w s y c l h r le eg so a e a y a c ie m k n n y n i ls whih C fe tv l aa c h o rc r e I e su r se p c e o o ti h e ce ti dr c o l g fed , c a e ci ey b ln e t e p we hag . c lry i x e td t b an hi — f in ie tc oi n g i n n m o ea e ea o l gm e im , n a e lc h o v n in l o l g wa e u e T a st n r t c d sg n r l oi du c n a d C r p a et ec n e to a oi tri t f r . hew y ge e aeie n c n n he ut o su r t a i r h e o ns n d s v r lm o e r e iwe i ril. x e i e tlie su r e e ao lry se d l ae t e k y p it,a e e a d sa e rv e d i t sa t e An e p rm n a c lry g n rt r y n h c ba e ns p r o l gW ae rn ilsi e tbl h dt o uc c lrysmpl de o o ial I es b o lr t e s d o u e c o i trp i cp e sa i e pr d eiesu r i n s s o ya c n m c l n y.nt u c o e , h h i dr c o l gm o ea d ee ti e t raeu e n ie t o i d lcrch a e r s d. c n n Ke yw o ds d a i c — a i g iesu r c l e a n r t rg r : y m ciem kn , c lry, odt r l eg so a e n hm e y
冰蓄冷装置强化换热技术的研究进展

冰蓄冷装置强化换热技术的研究进展作者:陈婷来源:《科技资讯》2016年第35期摘要:冰蓄冷技术是在实施峰谷电价政策的地区,利用低谷电价时段进行制冰蓄能,为高峰电价时段提供冷量的经济节能技术。
冰蓄冷技术同时具有均衡电力负荷、降低运行成本的特点。
该文介绍了目前不同蓄冷方式下强化换热的研究现状,并重点阐述了盘管式冰蓄冷和动态蓄冷在强化换热方面的最新研究成果,为冰蓄冷系统的研究和应用提供一定的参考和建议。
关键词:冰蓄冷强化换热静态蓄冷动态蓄冷研究现状中图分类号:TK02 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)12(b)-0069-02从20世纪七八十年代开始,美国以及欧洲的一些国家就开始研究冰蓄冷技术。
我国的冰蓄冷技术经过近年来的研究和实践,也有了突飞猛进的发展。
在提高冰蓄冷系统运行效率的研究中,如何增加蓄冰率(蓄冰量与蓄冰槽容积之比,IPF)、蓄融冰效率等问题越来越受到人们的关注。
目前,对静态蓄冷的研究主要在盘管式和冰球式蓄冷,动态蓄冷主要在冰片滑落式和冰浆式蓄冷。
该文主要针对静态蓄冰和动态蓄冰的蓄冷系统,介绍了蓄融冰传热特性和强化换热技术。
1 冰蓄冷技术发展现状我国大陆地区从20世纪90年代初开始建造冰蓄冷空调工程。
目前,全国已建成投入运行和正在施工的工程多达681个。
2010年建成的北京南园商业金融大厦采用的便是冰球封装式冰蓄冷空调;其中的CRYOGEL蓄冰球添加了AgI胶体成核剂,用以降低结冰过冷度,加快蓄冰和融冰速度。
2011年建成的中国铁道建筑总公司办公楼采用的是冰盘管式冰蓄冷空调;系统中使用的杰美利不锈钢蓄冰槽也通过内置循环泵,产生对流扰动,强化了盘管蓄融冰换热。
2 静态蓄冷强化换热2.1 冰盘管蓄冷强化换热盘管式蓄冷装置蓄冷时,盘管外的水与盘管内的载冷剂进行换热,使蓄冰槽内的水结冰;融冰时,蓄冰槽内的冰再与盘管内的空调回水或者高温载冷剂进行换热,融化成水。
2.1.1 蓄冰强化换热盘管在蓄冰时的动态换热过程同时伴有相变和边界移动。
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MaC u h n 。 Qig C u y o・ S n ni Hu n h n HeS iu F n iig h n og・ n h na o gWe j a gC o g hh i e gZpn
( u n z o n tueo n r o vri ,C ieeAcd m ce c s G a g h u5 0 4 C ia G a gh u Is tt f eg C n es n hn s i E y o a e yS i e , u n z o 1 6 0, hn ) n ( rd aeU i ri fC ieeAcd myS in e , e ig 1 0 3 C ia G a u t nv s yo hn s a e c c s B i n 0 0 9, hn ) e t e j
y n o u i n u io ml r h fe tv y o a o d t e e it n e o i g s l to n f r y we e t e e f c i e wa s t v i h x se c f“c n e ” a d u io m li g ha n l n n f r me tn .
21 0 0年第 1期 总第 13期 7
低 温 工 程
CR 01
S m NO 7 u .1 3
冰 浆 在 蓄 冰 池 中 的贮 存 与 融 化 研 究 进 展
马 春 红 青 春 耀 宋文 吉 黄 冲 何 世 辉 冯 自平
Absr c Th p e e t trn a d t a t: e r s n so i g n metn r s a c a h e e n s we e u ma ie a d nay e li g e e r h c iv me t r s m rz d n a lz d,
广州 5 04 ) 16 0
( 中 国科 学 院广 州 能 源 研 究 所
( 中 国 科 学 院研 究 生 院 北 京 1 0 3 ) 00 9
摘
要: 总结分析 现有 的蓄冰 池 中冰浆贮存 及融化 在机 理 、 学模 型 、 数 实验方 面的研 究成果 , 此 在
基础 上 , 实验研 究 了入 口冰浆 流量 、 冰浆 固相含 量 、 始 液 面高度 和进 水 管布 置 等 参数 对 贮存 和 融化 初 特性 的影 响 。实验 发现使 用高浓度 的二元 溶液 、 高含 量 冰浆 固相 以及 增 大进 口流 量都 可 以使 冰 浆 贮
文章编 号 :0 06 1 ( 0 0 0 -0 00 10 —5 6 2 1 ) 10 6 -5
Re i w fi e sur y so a e a e tn n i e s o a e t nk v e o c l r t r g nd m li g i c t r g a
wh c o ti c a im ,ma h m aia d la d e p rme trs a c ih c n an me h n s t e tc lmo e n x e i n e e r h. Ba e n t e e a h e e n s, a s d o h s c i v me t s re fe pei e t r o e t t d h n ue c s o o r t n c a sfa t n o n e c l ry, ei so x rm n swe e d n o su y t e i f n e ff w ae a d ie m s r ci fi ltie su r l l o t e iiill ui e e n tn n h n e p ra e e n t e c a a trsis o tr g n et g. h n ta i d lv li a k a d t e il tpie ar ng m nto h h r c e itc fso a e a d m li q n Th e u t n c t h th g o sse y b n r ou in,h g c s r c in o c l ry a d h g n e e r s ls idiae t a i h c n itnc i a y s l to i h ie ma sfa t fie su r n ih i lt o l w ae c n u i m c t r g fo r t a nf r i e so a e;i c e sn h o ae o et g s l t n,a d n it r a c n p a o n r a i g t ef w r t fm li o ui l n o d i g d su b n ea d s r -
Ke o d y w r s:i e su y; i e s o a e t n c lr c t r g a k;i e t e ma n r y s o a e; i e t e ma n r y r l a e c h r le e g tr g c h r le e g e e s
存 更 均 匀 ; 大 融 冰 溶 液 的 流 量 、 加 扰 动 以 及 均 匀喷 撒 溶 液 是 避 免 “ 道 ” 应 从 而 实 现 快 速 、 匀 增 增 沟 效 均 融 冰有效手段 。
关 键 词 : 浆 蓄 冰 池 冰 蓄 冷 冰 释 冷
中图分 类号 :B 6 T 6
文 献标识 码 : A