蓄冰球内金属蕊芯传热特性的理论研究.PDF

，r ＼ ． 1一 t 、 第 19卷 第5期 重 庆 建 筑 大学 学 报 、 )l l9 No．5 1997年 10月 J0umal of Ch[帅EqinE Jianz~ Unive rsity Oct 1997 蓄冰球内金属蕊芯传热特性的理论研究 、 一 ( 甥 -／ 面 ∞／ 重 4000451 J一一 {重庆建筑太学城市建设学院 ) r． 摘 要带垒属蕊芯的冰球，由于具有内外双向蛄冰厦融冰的特点．而且垒属蕊芯兼有配重 煞盲曩争 的作用，因而这种冰球在冰蓄冷空调系统中具有广阁的前景。奉文研究了垒属蕊芯的传热机 理，在此基础上探讨了用不同金属材料做蕊芯时所产生的传热效果。最后对金属蕊芯开口端 ， 关键词重查生垒燮 ，垡垡 白色眭喾白咄{ l缈l学 甥 车戚／别噬储 别猫 中国法分类号TB 2 矗蠲 ． 轾苇； 专 冰蓄冷空调系统由蓄冰设备与空调系统组成。蓄冰设备可分为冰盘管、冰球、冰片滑落 和冰晶等几种形式，其中冰球式蓄冰设备是至今应用最多的蓄冰方式之一。这一设备中最 关键的部件即为冰球，蓄冰系统性能的优劣主要也取决于冰球的性能。常见的蓄冰球可分 为普通冰球和金属蕊芯冰球两种。 普通冰球大多为中空圆球形，外壳由PE塑料吹制而成，内部充填水。其优点是结构简 单，运行可靠，流动阻力小，技术要求低等。但它的致命弱点是当凝固接近球心时，其过程相 当缓慢。其次，众多的这种圆球形冰球装于蓄冰罐中，当乙烯乙二醇载冷剂从其问流过时 对其冲击以及自身的浮动，易导致冰球外载冷剂流量不均，形成热传导不稳定，致使各个冰 球的结冰与融冰速度不相同，造成热传导不平均，结果是某些冰球不能结冰或融冰，影响蓄 冰罐的蓄冰容量及冻结品质。 针对以上缺点，一种于壳体内部设置金属蕊芯的蕊芯冰球应运而生。金属蕊芯的作用 主要是在冻结时作为结冰的结晶核心，使其具有由内外双向结冰与融冰的效果，从而增强了 热交换，加快了冻结与融化的速度；此外，这种金属蕊芯还起到 配重作用，即使在开放式糟 体内放置时冻结后也不会浮起。 然而这种金属蕊芯冰球应用于实际工程时尚存在一系列技术上的问题亟待解决，诸如， 金属蕊芯的管长和管径与蕊芯冰球的结构尺寸存在怎样的关系，用何种金属材料制傲会使 价格最省而传热效果最佳，金属蕊芯开口端的形状有何限制等等。第一个问题已在另文介 绍，本文重点针对后两个问题进行探讨，以期对这种蓄冰设备的开发起到理论上的指导作 用。 收稿日期：1997—08—05 张力君 男．1964年生，博士生 2 重庆建筑大学学报 第 19卷 1金属蕊芯传热特性的理论分析 图1为金属蕊芯摺囊式冰球的示意图。摺囊由高强度聚乙烯制成，褶皱有利于适应因冻 结和融冰时内部冰水体积变化而产生的膨胀与收缩，同时也增大了与外部载冷剂进行热交 换的面积。图2为金属蕊芯传热的示意图。 设金属蕊芯长度为Z，直径为 ，截面积为A，(为使问题简单，这里取等截面)。对图2 中的微元体积，应用能量守恒，有 = +d (1) +