就实际使用的冰盘管蓄冷装置的热特性及蓄冷系统的性能评价进行了很多现场实测研究 ，
用以对冰蓄冷技术进行分析与评估，同时也对实验研究及模拟分析的研究成果进行验证

 

和评价。
2

 

．蓄冷特性的研究

考察冰盘管蓄冷特性常常采用蓄冷/取冷特性曲线，即在蓄冷/取冷过程中，在冰槽进口温
度、出口温度、蓄冷量/取冷量、蓄冷速率/

 

取冷速率等参数随时间的变化曲线来表示。

（1

 

）、实验（实测）研究

 

国内外普遍利用实验、实测的方法进行盘管式冰蓄冷特性的研究。
日本学者山羽基从蓄冰槽内水温分布特性方面就盘管配置、蓄冷槽下部有无搅拌等因素影
响对外融冰蓄冷方式进行了较为深入的研究【2】。研究发现：有搅拌时，蓄冰槽内水温分
布均匀，开始结冰时间比无搅拌时要晚一些，而总结冰时间短，管外结冰均匀一致，且
蓄冷量大（相同结冰率）。无搅拌时，侧部、中央配置时，无盘管部分按照水温分层，而
且蓄冰结束后，盘管上部结冰偏厚；下部、上部配置时也明显的受到水的密度随温度变化
而变化的特殊性的影响。配置方式对结冰时间基本无影响，有搅拌时中央配置最短，无搅

 

拌时上部配置短；只搅拌至结冰而后停止搅拌，与全程搅拌效果几乎相同。
（2

 

）、理论研究与模拟计算方法

根据有关理论建立数学模型，而后进行计算求解，或进而进行仿真，是研究冰蓄冷问题

 

的重要方法。
美国的 Abraham 等人对于直接蒸发型冰盘管的蓄冷过程，在作了蓄冷过程中盘管传热系
数为常数的假定下，以蓄冷过程中的压缩机做功最小化为目标函数，以蒸发温度和盘管
尺寸为参量，建立了数学模型，并进行了模拟计算【3

 

】。

山羽基基于蓄冷槽的分层特点，设定垂直方向温度场为线性分布，忽略水平方向温度分
布的不均匀性，根据能量平衡关系，采用有限差分法，建立了温度分层型数学模型，并
对冰盘管出口温度对冷机出力的影响进行了修正，由此可以计算出槽内水温分布和制冰
量【2

 

】。

中国科学技术大学方贵银根据蓄冷传热过程中的能量平衡关系在进行了一系列合理假设
基础上建立了非线性微分方程组，对其所建立的数学模型进行了求解，得到冰层厚度
（蓄冷量）与蓄冰时间的关系，并用实测数据进行了验证【4

 

】。

可以看出，目前在对冰盘管蓄冷槽进行模拟计算时所建立的数学模型，一般都从物理、数
学的角度作了许多假定，以简化所研究的问题，但因此也不可避免地带来了与实际工作

 

过程的不一致性，并且每一个模拟方法及其研究成果都只能在一定条件下适用。
3

 

．取冷特性的研究

冰盘管的取冷过程是一个伴随相变的过程，外融式在取冷时，不会大量形成内融式方式
出现的冰圈大量破裂形成浮冰的情况，而是冰圈在主要融冰期间基本不脱离盘管壁，因
而管外冰的变化过程相对简单；但是另一方面，由于从整体上看水槽中的水体是一个流
动过程，因此温度场的分布极大地受到了流场、相变、物性等因素的影响，其变化规律的
分析又比内融式的融冰过程复杂得多。国内外已经对内融冰取冷特性开展了很多研究，但
是外融冰取冷特性的有关研究资料还比较有限，还有待于进一步开展工作，应该根据外

 

融冰取冷过程的特点，借鉴内融冰取冷特性的方法和成果来进行研究。
（1

 

）、实验（实测）研究

山羽基对于外融冰槽取冷特性进行了较为深入的实验研究【2】。研究发现，阿基米德数
Ar（与孔口直径成正比，与速度的平方成反比）对槽内水温竖直温度分布有很大影响，
欲尽可能长时间地取出低温水，应使 Ar 尽可能大；盘管数量及其布置方式对取冷特性有
影响，并与 Ar 数的大小有关；增大冰盘管含冰率后在取冷初期取水温度有所降低；搅拌