制冰桶结构对制冰性能影响的数值模拟分析研究

杜玉吉 周长江 丁为俊 郭保仓

中节能城市节能研究院有限公司

0 引言

发展冰蓄冷空调是实现电力移峰填谷主要手段之一。国内外学者已对静态蓄冰系统的设备结构[1-3]、传热特性[4-7]、技术经济性[6，8-9]等方面展开研究，发现由于冰的导热系数小，冰层越厚，热阻越大，制冷机的性能系数也越低。因此，学者纷纷将目光转移到动态制冰领域。

目前动态制冰主要有壁面刮削法、直接接触法、流化床法、真空法、过冷水法等，其中：壁面刮削技术耗电量大，刮刀需要定期更换[10]。流化床制冰装置对运行条件要求很高，且要防止换热管冰堵[11]。直接接触法存在冷媒与水的分离问题[12]。真空制冰法对气密性及真空度要求很高，系统复杂，能耗高[13]。

本文借鉴工业盐水制冰方法[14]，提出冰桶动态制冰工艺，针对制冰桶结构对蓄冰过程的影响进行了模拟分析。

1 新型动态制冰系统

冰桶动态制冰工艺流程如图1 所示。该装置包括制冰机组，布水泵，蓄冰槽，末端供水泵和制冰桶等。布水泵8 从蓄冰槽6 底部抽水，通过注水孔送至各个制冰桶，压缩机1 将蒸发器出来的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体，高温高压气体进入冷凝器2进行冷凝放热，通过节流阀3 绝热节流将高压制冷剂液体变成低压制冷剂液体，低温低压制冷剂液体进入蒸发器进行气化吸热，从而完成一个循环。

图1 冰桶动态制冰工艺流程图

冰桶内的水不断被降温并进行结冰，生成冰水混合物，当冰层厚度达到设定值时，停止结冰，通过打开冰桶底部翻板，冰桶内的冰水混合物借助自重脱落进入蓄冰槽。……