相变蓄冷技术现已经成为缓解电网负荷,实现“削峰填谷”的重要技术手段。使用流态冰蓄冷作为相变蓄冷技术的一种,具有广阔的发展前景。目前的流态冰制备技术中利用直接接触式原理的装置换热效率高,扰动强烈,可以更高效地制取流态冰。但传统的液-液/气-液直接接触式流态冰制备装置普遍能耗较高,而且容易发生冰堵现象,降低了制冰效率。此外,制备流态冰时使用的常规冰蓄冷材料存在过冷度大、导热系数小的问题,很大程度上延缓了相变过程的进行,会增加系统整体能耗。对此,本文提出了一种新型的气-液直接接触式流态冰制备系统,将普遍使用的喷射气体方式转变为喷淋雾化后的液滴,解决了制冰系统中进气喷嘴易冰堵的问题。针对冰蓄冷材料本身的问题,本文选用氧化石墨烯纳米流体作为制冰材料,探究纳米流体作为新型相变蓄冷材料的优势。本文主要工作内容和结论如下:（1）提出一种新型气-液直接接触式流态冰制备系统,本系统使用喷嘴将制冰流体雾化成液滴在制冰桶内与冷空气直接接触换热并落入制冰流体内构成循环,最终制备出流态冰。对系统整体进行设计计算并完成对各个部件的选型,搭建并调试实验系统,使其能够稳定运行,以便后续进行流态冰的制备实验。（2）根据液滴结晶成核以及结晶过程的理论,分析了影响液滴结晶相变过程的影响因素,以此为依据设计了不同雾化粒径、不同冷却温度条件下的流态冰制备实验。实验结果表明,不同的雾化粒径会影响制冰溶液的降温速率,直径较小的液滴（本文实验中为15μm）比直径较大的液滴（本文实验中为100μm）降温速率更快,但小尺寸液滴重量轻,喷射速率慢,喷淋面积接近制冰容器最大面积,易被冷空气吹至壁面结晶并形成冰层,无法成功制备流态冰,因此本系统中选用较大尺寸液滴进行实验;不同温度冷空气的实验结果表明,冷却空气的温度越低,液滴结晶成核的驱动力越强,雾化液滴结晶速率越快,从而能够更快地制备出流态冰。当冷空气温度为-9℃时,制冰流体需要100min左右降温到冰点完成流态冰的制备;冷空气温度为-12℃时,降温到冰点需要80min左右;冷空气温度为-16℃时,降温到冰点仅需要75min左右。（3）采用三种不同结构的送风口,分别是斜百叶式送风口、圆形百叶式送风口和圆形切割式送风口。不同结构的送风口可以改变低温空气进入制冰桶后的流向,提高冷空气的分散性,不仅能够促使制冰桶内温度分布更加均匀,还能防止雾化液滴被吹散至壁面结晶。实验结果表明,使用三种送风口均能够加快冰溶液的降温速率,缩短制冰时间。其中,采用圆形分割式送风口效果最好。（4）分析了气-液直接接触式流态冰制备系统的评价参数——体积换热系数。依据不同温度冷空气的实验结果计算了对应流量下系统的体积换热系数,在其他参数不变的情况下,随着制冰溶液的降温,体积换热系数均逐渐增加;系统内循环空气的流量越大,体积换热系数越大。（5）以氧化石墨烯纳米材料作为新型蓄冷材料,制备出稳定悬浮的氧化石墨烯纳米流体作为制冰材料,质量浓度分别为0.05%和0.1%。以相同浓度的氧化石墨烯纳米流体和乙二醇溶液分别作为制冰流体,并与纯水进行对比制冰实验。结果表明,添加了氧化石墨烯纳米材料的制冰流体在制备过程中体积换热系数最高,降温更快,可以更快的得到流态冰。随着浓度的提高,使用氧化石墨烯纳米流体时系统体积换热系数也随之增加,制冰效率进一步增加;但乙二醇溶液浓度的增加却导致系统体积换热系数减小,小于使用纯水制冰时的体积换热系数。