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静置状态蓄冷水箱斜温层的实验与模拟研究

         
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摘要

采用实验方法研究静置状态蓄冷水箱斜温层上端位置、下端位置、斜温层厚度随时间的变化,采用模拟方法在容积一定的前提下,研究静置状态蓄冷水箱横截面积对斜温层的影响.实验蓄冷水箱的长、宽、高为0.6m、0.6m、3.6m,实验条件下,斜温层上端位置1h后趋于稳定(高度基本保持在1.06 m),斜温层下端位置逐渐下降(高度由0.80 m降至0.25 m).蓄冷水箱斜温层厚度初始为0.23 m,经历8h静置后变为0.81 m.在容积一定的前提下,建立与实验蓄冷水箱尺寸相同的蓄冷水箱模型(称为原型蓄冷水箱)以及4个与实验蓄冷水箱容积相同但高不同的蓄冷水箱模型作为对照(对照蓄冷水箱1～4的横截面尺寸分别为0.7 m×0.7 m、0.8 m×0.8 m、0.9m×0.9 m、1.0m×1.0m).随时间延长,斜温层上端位置、下端位置、斜温层厚度的实验结果与模拟结果(原型蓄冷水箱)的变化基本一致,模拟结果可以准确反映斜温层上端位置、下端位置及斜温层厚度.在模拟条件下,对于原型蓄冷水箱、对照蓄冷水箱1～4,在0时刻(水泵停止时)斜温层形状扁平,随着时间推移变为上凸下凹.原型蓄冷水箱、对照蓄冷水箱1～4斜温层厚度均随时间延长而增大,相同时间原型蓄冷水箱、对照蓄冷水箱1～4斜温层厚度的变化虽无规律可循,但相差不大.原型蓄冷水箱、对照蓄冷水箱1～4斜温层截面积(蓄冷水箱竖向中间截面上由11.1°C与6.9°C等温线及水箱壁面包围的面积)均随时间延长而增大.相同时间,斜温层截面积占比由大到小的顺序为对照蓄冷水箱4、对照蓄冷水箱3、对照蓄冷水箱2、对照蓄冷水箱1、原型蓄冷水箱.蓄冷水箱容积一定的条件下,横截面积越小的蓄冷水箱斜温层截面积占比越小,分层效果越好,可利用的冷水越多.长时间静置,易导致斜温层增大.

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