:1009-671X(2002)05-0034-03二元相变材料蓄冷球蓄冷过程的研究李晓燕,张廷勋,许振国(哈尔滨商业大学土木与制冷工程学院,黑龙江哈尔滨150076)摘要:采用摄动分析方法,对一种新型二元相变低共溶蓄冷介质的蓄冷球的蓄冷过程进行了模拟计算。对蓄冷球蓄冷时间、蓄冷球传热、蓄冷球大小、壁厚和材料等影响蓄冷过程的特性进行了分析,并得到了一些结论,这些结论可以指导蓄冷球的设计和系统的蓄冷控制。①关键词:空调蓄冷;相变材料;摄动方法;蓄冷特性:TU831.6文献标识码:ACoolStorageProcessinEncapsulatedPhase-changeMaterialBallsLIXiao-yan,ZHANGTing-xun,XUZhen-Guo(CollegeofConstructionandRefrigerationEngineering,HarbinUniversityofCommerce,Harbin150076,China)Abstract:Astothecoolstorageballwithanewdualisticphase-changematerial,thispaperadoptedtheper2turbationmethodtohaveastimulativecalculationofthecoolstorageprocess.Thecoolstoragetime,heattransfer,sizeofthecoolstorageballetc,whichaffectthecharacteristicsofthecoolstorageprocesswerean2alyzedindetail.Intheend,someconclusionsweredrawn.Theseresultscanconductthedesignofcoolstorageballandcontrolofcoolstoragesystem.Keywords:coolstorageforairconditioning;phase-changematerial;perturbationmethod;chargecharac2teristics解。对影响蓄冷过程的有关因素如外界对流换热系数、冰球的结构尺寸等进行分析,得到一些对工程实践及设计有指导意义的结论。0引言空调制冷的普遍使用,加剧了夏季昼夜用电的峰谷差,为了解决这个问题,蓄冷空调技术成了节能空调技术新的生长点。空调蓄冷有水蓄冷和相变蓄冷两种形式。在相变蓄冷中,有些相变蓄冷材料的相变温度为5～9℃,这些相变材料属于高温相变蓄冷材料,高温相变材料式蓄冷系统具有可以在不对原有制冷机组及空调系统作任何修改的基础上增加蓄冷设备,蓄冷设备的体积比水蓄冷系统的小等优点。因此如果解决了相变材料本身的问题(稳定性、价格等),使之成为成熟产品,相变材料式蓄冷技术在我国是极有发展前途的。本文就是针对高温相变材料式蓄冷球进行研究。本文选定一种二元低共溶混合物蓄冷材1混合有机相变材料蓄冷球的物理模型模型设计对象是一个圆柱形的密闭式蓄冷罐,其内部装有大量蓄冷球。球壁采用聚乙烯材料,球内的蓄冷材料为二元相变低共溶混合物。蓄冷时蓄冷球受到来自制冷机的低温载冷剂的冲刷,蓄冷球内的相变材料因传热从壁面向中心凝固。蓄冷球内的相变过程的物理模型如图1所示,蓄冷球半径为Rw,在球表面Ra处以对流方式同温度为Ta的载冷剂进行换热,相变从球壁面开始,逐渐向球内方向移动。这个物理模型对实际蓄冷球作了如下的假设和简化。1)潜热蓄冷结束时,球内蓄冷材料近似达到料2。针对这种高温相变蓄冷材料的蓄冷球采用摄动方法对蓄冷球的蓄冷传热过程进行分析求①收稿日期:2002-01-15基金项目:黑龙江省自然科学基金(E9831),黑龙江省教育委员会科研项目。作者简介:李晓燕(1962-),女,哈尔滨商业大学土木与制冷工程学院副教授,主要研究方向:制冷空调节能技术。---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---第5期李晓燕,等:二元相变材料蓄冷球蓄冷过程的研究·35·了5℃,没有过冷。2)由于蓄冷球在罐内发生转动,近似认为蓄冷球相变从球壁开始,均匀发生相变。3)球壁按稳态处理,引入当量对流换热系数u(rf,r=1)=0,u(rf,r=rf)=1(6)drf9udτ=9r(r=rf)(7)3数学模型求解摄动法可以使许多难以求得解析解的传热学α′,且有1=+σ,其中α为换热系数,σ为蓄1α′αλ冷球壁厚,λ为导热系数。4)相变介质中,热量的传递以导热为主,忽略自然对流的影响。5)相变温度恒定,球外壁温度为定值,发生相变的相在相变过程中温度不变。6)相变介质固液两相比热、导热系数、密度均为常数,不随温度而变化。问题获得较为满意的近似解,为分析各参变量的变化对计算结果的影响提供了方便。尤其在求解移动边界问题时,摄动法是一种有效的传热学近似分析方法。正则摄动法会导致解的奇异性或不符合物理实际,在此应用奇异摄动法求解。利用参考文献3中的变形坐标法,引入2个...