冰蓄冷研究的现状与展望(2)

球阀型：如图8所示，凭借蓄冰槽下部的泵，使冰浆流入配管。

图8 球阀型冰浆输送法

③冰充填率（IPE）控制器

为调整冰水混合浆的冰充填率（IPF），图9所示的管壁上，有一些孔穴，可将部分水排到管外，达到调整IPF的目的。此外，在冰水混合将流动方向上，可设置分流管，将水排出，达到增加IPF的目的。

图9 冰充填率（IPF）控制器

2．3．3 蓄冰和取冰技术展望

为使蓄冰槽内的冰可长期储存，有必要研究防止冰块粘连的技术和取冰技术。若这些技术有所突破，则动态制冰技术将获得实质性发展。最近，下列技术得以实现或正在研究：利用冰的输送管实现小型蓄冰槽的二次利用，低温能量的分散储存，冰输送管兼作蓄冰槽。

2．4 冰输运技术

冰水混合浆的输送技术，关系到动态制冰技术的普及。采用此技术输送冷量，与用冷水管输送相比，可大幅度缩小输送管的直径，降低配管投资。例如，与给水温度为7℃、回水温度为12℃的冷水输送情况比，输送IPF为15%冰浆，其配管管径约可减小一半。

2．4．1 细微冰浆的管内液体输送的现状和课题 ①冰浆在管内输送的流动状态和压力损失

对IPF对20%以下、粒径1mm以下的细微冰粒，大致的管内流动情况和压力损失关系见图10。其中各种冰浆流动情况说明如下：

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图10 冰浆在管内输送的流动状态和压力损失示意图

（a）浮冰/冷水双层流 管内流速﹤0.5m/s，部分冰粒子停留在管子上部，其下部有冷水流动，形成双层流。与纯水的情况相比，此类流动压力损失较大。 （b）冰粒子的飘浮流动 管内流速>0.5m/s，滞留在管子上部的冰粒子群向下部的水流层扩散，其压力损失和流速的关系见图10。

（c）冰粒子的扩散剥离流动 管内流速>1m/s，冰粒子分布范围扩大到管内整个横断面，但上总后冰粒子密度仍较大，流动压力损失曲线和水的相应曲线已较接近。

（d）冰粒子的均质流动 管内流速>2m/s，冰粒子在管内形成均匀分散的均质流动。其流动压力损失曲线和水的相应曲线很接近。若增大IPF，冰粒子会向管中央集中，与管壁的水流形成二层流，降低了流动阻力。流动压力损失曲线和水的相应曲线较接近。这里，管内流动压力损失随IPF的增大而增大，对应于压力损失最小值的临界流速也增大。如何减小管内流动阻力是今后需研究的课题。 ②冰块的管内阻塞现象

冰块的管内阻塞现象是冰浆在管内输送的最大问题，目前，采取的防止方法有：增大管径，增大弯管的曲率和使用可挠管：为防止流量变动而采用定流量的泵；为防止冰在管内滞留而采用高速管流，以确保冰浆在管内的均质流动等。此外，更积极的办法是，采用定形相变材料颗粒，这类相变材料颗粒外部覆有一层膜，防止相变材料颗粒间的粘连；可采用乙二醇溶液作为传热液体。

③采用大直径冰粒子和小直径冰粒子的混合以增大管道输送的载热能力 如图11所示，直径为几cm的大粒子群和直径为1mm以下的小粒子混合，流动阻力小的小冰粒子在管壁附近流动，大的冰粒子在管道中央流动，出现了\分球\现象。这样，在不增加流动阻力的情况下，增大了IPF，从而增大了载热能力。

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图11 大、小直径冰粒子的混合对压力损失和IPF的影响示意图

④冰浆在弯曲管、旁路管和阀门周围的流动状态和压力损失这方面的研究很少，至今仍只有定性研究结果，如：

（a）垂直配管与水平配管相比，管内冰的浮力影响增大，管内流动压力损失较水小。

(b)对90°弯管而言，冰浆的压力损失和水的接近或稍大。

(c)分流管中冰浆的流动损失增大，且弯曲度增大，流动损失增大。 (d)阀门部分（特别是喉道部分）易形成冰块阻塞。 ⑤输送配管可采用往返双管方式或循环单管方式。 2．4．2 冰粒子空气输送的现状和课题

冰粒子可用空气输送。对口径为100～200mm的配管，需要的风速为15～30m/s。若用风速为5～10 m/s的空气输送冰粒子，多数冰粒子以活塞（piston）状态流动，对该状态，有冰堵塞管道的危险。若冰与空气的体积比<5%，用空气输送冰耗能较少。

作为短距离的冰输送技术，高速空气运送是有趣的课题。

2．5 融冰技术的现状和展望

2．5．1 利用蓄冰槽内的换热器进行换热，换热器一般采用管式。 2．5．2 冰和回流冷媒（水、盐水、空气）的直接接触换热

①由静态制冰法制成的冰和回流冷媒（水、盐水、空气）的直接接触换热 蓄冰槽内的冷却管外形成冰层，回流冷媒被用来的冰层外强迫循环，靠对流换热融解冰层。这种外融式方法中，冰层周围有均一流动的回流冷媒是很重要的，这要求安装好冷媒液的均流板和分流管。此外，为增加传热，在蓄冰槽内吹空气光，也是行之有效的办法。

②冰浆和回流液冷媒直接接触换热

由动态制冰法获得的蓄冰槽内的冰浆分布在回流液冷媒中，因此，冷媒的温度较低，据报道，这种方法随负荷变化有很好的调节性能。 2．5．3 利用冰浆和回流暖空气间接接触换热

同心套管式换热器，一侧流冰浆，另一侧流暖空气。换热过程中，冰粒子边

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