根据设计的圆形换热单元合理外推，进而分析板式换热单元的性能以及管外蓄冷的性能，并 与圆形换热单元进行比较，得出相关结论。

（3）根据设计的最优的蓄冷换热单元，按照相关的标准，设计一套箱式蓄冷换热装置和 一套管壳式蓄冷换热装置，绘制相应的三维效果图并给出相关的计算数据。通过比较二者的 换热面积、质量、占地体积以及壳程阻力，选择适宜的蓄冷装置。

（4）对于相变蓄冷换热管中蓄冷剂凝固前后的密度比变化进行相关的实验验证，通过配 置不同浓度的氯化钙溶液并进行冷冻，得出其不同质量分数下固液高度的数据，并据此计算 出密度比以及拟合出相关的曲线关系式，并进行分析讨论。

2 蓄冷单元数值模拟

在高低温（-60℃到 80℃）交变实验中，设备需要进行切换温度，因此必须具有相应的加 热与制冷系统。为使得加热于制冷分时进行、冷热互用，同时为了缩小机组规模、减小规格、 降低制造的工作量，本课题主要研究了以氯化钙溶液作为蓄冷剂的管内无机盐溶液相变蓄冷 装置。 

本文所研究的蓄冷装置采用下图 2。1 所示的相变蓄冷换热管，有效管长为 1000mm，外部 直径为 32mm，内部直径为 30mm，换热管的主体部分的材料是铝黄铜，管内充注了一定体积 的质量分数为 21。3%、比重为 1。19 的氯化钙溶液作为蓄冷剂。管与管之间流经一定浓度的乙 二醇溶液，其作为载冷剂，为系统提供相应的热量和冷量。由前文可知，氯化钙溶液的共晶 点为-55℃，在质量分数为 21。3%时，其相变温度为并不是一个常值，因此为了简便数值计算， 本文假设其相变温度为-20℃，且为恒值。

图 2。1 相变蓄冷换热管

2。1 物理模型

2。1。1 物理模型及理论介绍

在系统运行时，载冷剂乙二醇溶液流经相变换热管，通过换热管的壁面与管内的蓄冷剂 氯化钙溶液进行热交换，实现蓄冷和释冷过程。由于流经系统的乙二醇溶液的温度变化范围 较小，且相变换热管完全被乙二醇溶液所覆盖，因此可视管壁面的温度恒定。 文献综述 

蓄冷剂在蓄冷过程中其储存的冷量主要可分为两个部分，一部分是材料为液态时的显热， 另一部分则为相变时的潜热。假设在蓄冷过程中，溶液的定压比热容和相变潜热为定值，不 随过程的进行而改变，视完全凝固时蓄冷过程结束，不考虑蓄冷材料的固态时的显热蓄冷， 则有以下式子成立： 

�� = ����∆