【摘 要】
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随着2022年2月冬奥会的成功举办,我国的冰雪运动发展开启了新的一页,以CO2为制冷剂的冰场逐渐兴起,因此研究CO2直接蒸发式冰场具有重要意义。通过数值模拟和编程计算研究了不同季节负荷、不同管径、不同布置间距下蒸发排管内CO2流动规律,并对冰面面积为2m×2m的冰场制冷系统进行设计计算。通过对混凝土面层的冰场模型进行传热模拟,探究了季节负荷、管径、布置间距对排管内平均温度的影响。研究表明:排管内平
【基金项目】
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河北省省级科技计划资助项目（20474501D）； 河北省自然科学基金资助项目（E2020209121）； 河北省体育局体育科技研究项目（20203004）； 唐山市科技创新团队资助项目（21130202D）；
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随着2022年2月冬奥会的成功举办,我国的冰雪运动发展开启了新的一页,以CO2为制冷剂的冰场逐渐兴起,因此研究CO2直接蒸发式冰场具有重要意义。通过数值模拟和编程计算研究了不同季节负荷、不同管径、不同布置间距下蒸发排管内CO2流动规律,并对冰面面积为2m×2m的冰场制冷系统进行设计计算。通过对混凝土面层的冰场模型进行传热模拟,探究了季节负荷、管径、布置间距对排管内平均温度的影响。研究表明:排管内平均温度随着季节负荷的增大而降低;随着管径的增大而升高;管内平均温度随布置间距的增大而降低。当间距从20mm增大至90mm时,冬季4种管径温度下降了约1.86～2.99℃,中间季下降了约2.38～3.77℃,夏季下降了约2.95～4.72℃。根据得到的平均温度,使用两种流动模型对蒸发排管进行编程计算压降,与压降实验数据进行校核。选出拟合度高的模型,探究了季节负荷、管径、布置间距对不同管长的压降和管内进出口温度的影响。研究表明:压降随季节负荷的增大而增大;随管径的增大而减小;随布置间距的增大而增大。当布置间距由20mm增加至90mm时,管内压降增加了约0.27～1053.13k Pa,但管内温度对于不同的管长则有不同的趋势。为使管内压降和温度变化较低,可适当提高管径,减小布置间距。对冰场制冷系统进行设计计算,分别对压缩机、CO2气体冷却器和部分辅助设备等主要部件进行了计算。并选出了最优压缩机。研究表明:对于气冷器当CO2侧管径由2mm增加至8mm时,换热面积最大约为0.95m~2,套管长最长约为114.81m。研究对CO2直接蒸发式冰场排管布置方式可提供一定参考。并为冰场的设计和优化提供了新的思路。图46幅;表18个;参69篇。
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