CN101792657A - 水合物浆的制备装置 - Google Patents

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Abstract

一种蓄冷空调技术领域的水合物浆的制备装置，包括：蓄冷槽、阀门、循环泵、换热器和喷头，蓄冷槽的底部设有阀门，阀门和循环泵相连，循环泵和换热器的热流体进口相连，喷头设于蓄冷槽内的顶部，换热器的热流体出口和喷头相连，换热器的冷流体进口和出口分别与外部制冷器相连。本发明将现有技术中利用超声波的冷却解除器用结构简单的缩口喷嘴代替，水合物生成方式简单，制冷、蓄冷效率高，附加能耗低，节约能源，运行成本低。

Description

水合物浆的制备装置
技术领域
本发明涉及的是一种蓄冷空调技术领域的装置，尤其涉及的是一种水合物浆的制备装置。
背景技术
电网的高峰和低谷差值越来越大，为了移峰填谷，蓄冷技术得到了发展。目前蓄冷主要有冰蓄冷、水蓄冷和气体水合物蓄冷。
对于冰蓄冷，虽然其蓄冷密度比较大，但由于其相变温度(0℃)远低于空调的冷冻水温度(7℃)，所以在蓄冷过程中，需要足够大的过冷度才能形成冰浆，从而使系统中制冷循环的效率很低，蓄积相同的冷量就需要消耗更多的电能。而且因冰浆的温度比较低，在保温方面也有更高的要求。而对于水蓄冷，因是用显热蓄冷，蓄冷密度很低(4.18kJ/(kg·K))，从而需要蓄冷器的尺寸很大，这在实际运用中有很大的局限性。而气体水合物蓄冷中的气体水合物要在相对苛刻的条件(如高压、低温)下才能生成，这也有碍于它的广泛应用。
水合物浆体是一种包络状水合物和水的混合物，它在常压下就能生成，结晶点3～12℃，刚好是空调冷冻用水的温度范围。而且水合物浆体的蓄冷密度也很大，其相变潜热在200kJ/kg左右。因此，将水合物浆体用于蓄冷系统不仅能减小设备尺寸和降低复杂程度，还能在很大程度上提高系统的效率。常用的蓄冷介质溶质有TBAB、TBAC、TBAF等四丁基卤化物，TME和THF。
经过对现有技术的检索发现，中国发明专利公开号：CN1757696，名称：一种水合物浆及其制备方法，该技术所用的装置包括：冷却热交换器和冷却解除器等，液态水合物溶液在冷却热交换器中过冷，过冷后的液体在冷却解除器中利用超声波解除过冷，从而使水合物迅速生成。该技术不仅需要消耗额外的能源，还使蓄冷器部分结构复杂化。这不仅增加了成本，还使设备运行难度提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水合物浆的制备装置，在保证水合物快速生成的基础上尽量降低装置的复杂程度，减少整个系统中除制冷耗能外的能耗。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：蓄冷槽、阀门、循环泵、换热器和喷头，其中：蓄冷槽的底部设有阀门，阀门和循环泵相连，循环泵和换热器的热流体进口相连，喷头设于蓄冷槽内的顶部，换热器的热流体出口和喷头相连，换热器的冷流体进口和出口分别与外部制冷器相连。
所述的蓄冷槽内设有搅拌器，搅拌器上设有搅拌电机。
所述的喷头上设有若干并联的缩口喷嘴。
所述的蓄冷槽是外部设有保温层的金属容器或者是内部设有真空夹层的套筒型容器。
所述的循环泵是容积泵。
所述的换热器的热流体通道当量直径大于5mm。
所述的缩口喷嘴的末端是内螺纹管结构的缩口，缩口的截面是梯形，缩口的进口和出口的直径比是1∶1～5∶1。
蓄冷槽内的蓄冷介质，在循环泵的作用下进入换热器，外部制冷器内的冷流体与蓄冷介质在换热器中形成逆流，以增大换热温差，保证换热效率，蓄冷介质从换热器出来后有一定的过冷度，再流向喷头，然后在循环泵泵压和缩口喷嘴的共同作用下，加速并旋转，以一定的速度冲击蓄冷槽中的蓄冷介质的液面，以冲击能消除过冷，进而生成水合物浆，同时在高速旋转的流束冲击下，生成的水合物浆与原来的溶液充分混合，如此循环工作，从而实现在低能耗高效的生成水合物浆。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明将现有技术中利用超声波的冷却解除器用结构简单的缩口喷嘴代替，水合物生成方式简单，制冷、蓄冷效率高，附加能耗低，节约能源，运行成本低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2a是缩口喷嘴的剖视图；
图2b是缩口喷嘴的仰视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：蓄冷槽1、蓄冷介质2、阀门3、循环泵4、换热器5、喷头6、搅拌电机7和搅拌器8，其中：蓄冷槽1的底部设有阀门3，阀门3和循环泵4相连，循环泵4和换热器5的热流体进口相连，换热器5的热流体出口和喷头6相连，喷头6设于蓄冷槽1内的顶部，换热器5的冷流体进口和出口分别与外部制冷器9相连，搅拌器8和搅拌电机7相连，搅拌器8设于蓄冷槽1内。
所述的搅拌器8的作用在于：蓄冷介质2在蓄冷完成后的停机状态下会沉淀，为防止循环回路的堵塞，下一次开机前先需要搅拌器8把浆体搅匀，以保证装置的正常运行。
所述的喷头6上设有若干并联的缩口喷嘴10。
如图2所示，缩口喷嘴10的末端是内螺纹管结构的缩口，缩口的截面是梯形，缩口的进口和出口的直径比根据不同的设备和工况要求，可以在1∶1～5∶1之间，本实施例为2∶1。
所述的蓄冷槽1是外部设有保温层的金属容器或者是内部设有真空夹层的套筒型容器。
所述的循环泵4是容积泵。
所述的换热器5的热流体通道当量直径大于5mm，大于一般板式换热器的流体通道当量直径，以避免水合物浆堵塞通道。
蓄冷槽1内的蓄冷介质2，在循环泵4的作用下进入换热器5，外部制冷器9内的冷流体与蓄冷介质2在换热器5中形成逆流，以增大换热温差，保证换热效率。蓄冷介质2从换热器5出来后有一定的过冷度，再流向喷头6，然后在循环泵4的泵压和缩口喷嘴10的内螺纹共同作用下，加速并旋转，以一定的速度冲击蓄冷槽1中的蓄冷介质2的液面，以冲击能消除过冷，进而生成水合物浆。同时在高速旋转的流束冲击下，生成的水合物浆与原来的溶液充分混合。如此循环工作，从而实现在低能耗高效的生成水合物浆。

Claims (6)

1.一种水合物浆的制备装置，包括：蓄冷槽、阀门、循环泵和换热器，其特征在于，还包括：设有内螺纹管结构缩口喷嘴的喷头，蓄冷槽的底部设有阀门，阀门和循环泵相连，循环泵和换热器的热流体进口相连，喷头设于蓄冷槽内的顶部，换热器的热流体出口和喷头相连，换热器的冷流体进口和出口分别与外部制冷器相连；
所述的缩口喷嘴并联于喷头上，缩口的进口和出口的直径比是1∶1～5∶1。
2.根据权利要求1所述的水合物浆的制备装置，其特征是，所述的蓄冷槽内设有搅拌器，搅拌器上设有搅拌电机。
3.根据权利要求1所述的水合物浆的制备装置，其特征是，所述的缩口喷嘴的缩口的截面是梯形。
4.根据权利要求1所述的水合物浆的制备装置，其特征是，所述的蓄冷槽是外部设有保温层的金属容器或者是内部设有真空夹层的套筒型容器。
5.根据权利要求1所述的水合物浆的制备装置，其特征是，所述的循环泵是容积泵。
6.根据权利要求1所述的水合物浆的制备装置，其特征是，所述的换热器的热流体通道当量直径大于5mm。
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