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空调冷冻水系统添加剂减阻实验研究

作　者: 王建森
导　师: 朱蒙生
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 水力学及河流动力学
关键词: 减阻剂冷冻水系统减阻百分比临界雷诺数管径效应
分类号: TU831.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

据统计我国空调水系统的输配用电,在夏季供冷期间约占整个建筑动力用电的12%~24%,降低空调水系统的输配能耗是一项十分紧迫的任务。在液体中加入某些添加剂可以明显的降低管道的流动阻力,但是目前的研究多集中在供暖系统中,在供冷系统中的研究还很少,所以开展空调冷冻水系统中添加剂减阻的实验研究具有重要的意义。首先,设计并搭建了应用于空调冷冻水系统5℃~15℃范围内的添加剂减阻实验台,通过制冷系统和恒温控制系统实现对温度的连续控制和调节,同时安装了电容式变送器和电磁流量计来测量管段压力和流量。为了提高实验的精度进行了管径率定实验,结果表明管径为15mm和6mm的管道率定后的管径分别为15.66mm和5.76mm。其次,进行了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)在空调冷冻水系统5℃~15℃温度范围内的减阻特性研究,研究结果显示其减阻效果在该温度范围内不佳,其中在添加剂浓度为300ppm、流体温度为15℃、管径为15.66mm的条件下,最大减阻百分比仅有30%。为了找到效果更好的减阻剂,开展了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和二十二烷基三甲基硫酸甲酯铵(BTMS)混合减阻剂的减阻实验研究,结果表明该混合减阻剂在5℃~15℃温度范围内的减阻效果比单独添加十六烷基三甲基氯化铵时的减阻效果增加了很多,特别是在添加剂浓度为400ppm、流体温度为15℃、管径为15.66mm的条件下,最大减阻百分比可达到了68%。此外进行了混合减阻剂的抗剪切性能实验,结果显示该混合减阻剂在实验台连续运行24小时、48小时后的减阻效果变化很小,说明其具有良好的抗剪切性能。最后,在实验的基础上进行了管径效应的模拟推广,选取Hoyt提出的管径尺寸放大方法作为模拟的基础,通过Matlab提供的Simulink软件进行了实际工程系统的模拟,得到该混合减阻剂在实际工程中的减阻效果,结果显示其在实际应用中的减阻效果大为降低,减阻百分比约为20%。本论文的研究为添加剂减阻在空调冷冻水系统中的应用提供了一定的依据,并为以后的深入研究提供参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究背景及选题依据  9-10
  1.2 高分子聚合物减阻研究进展  10-12
  1.3 表面活性剂减阻研究进展  12-16
  1.4 国内外研究中存在的问题  16
  1.5 本课题主要研究内容  16-17
第2章添加剂的特点及性质  17-27
  2.1 添加剂的特点  17-18
  2.2 表面活性剂的分子结构及分类  18-20
  2.3 表面活性剂胶束的性质  20-23
  2.4 实验用表面活性剂的性质  23-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章实验台的设计及数据处理方法  27-36
  3.1 实验原理  27-28
  3.2 实验系统简介  28-31
  3.3 相关效应的测定  31-32
  3.4 管径率定  32-34
  3.5 减阻评价基准  34
  3.6 实验数据处理工具  34-35
  3.7 本章小结  35-36
第4章冷冻水系统添加剂减阻实验研究  36-57
  4.1 CTAC 水溶液的减阻实验研究  36-43
  4.2 混合减阻剂的减阻实验研究  43-53
  4.3 抗剪切性能  53-54
  4.4 减阻效果比较  54-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章管径效应的模拟推广  57-74
  5.1 简述管径尺寸放大方法研究进展  57-66
  5.2 仿真模型的理论依据  66-67
  5.3 仿真模型的建立  67-69
  5.4 实例分析  69-72
  5.5 添加剂节能原理分析  72-73
  5.6 本章小结  73-74
结论与展望  74-76
参考文献  76-81
攻读学位期间发表的学术论文  81-83
致谢  83

空调冷冻水系统添加剂减阻实验研究

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