CN106352726A - 相变畜冷装置及采用其的供冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种相变畜冷装置及采用其的供冷系统，包括壳体、蓄能材料、进水管和出水管，蓄能材料设置在壳体内部，进水管设置在壳体的进水端板上，出水管设置在壳体的出水端板上，壳体内靠近进水端板的一侧和靠近出水端板的一侧分别设置有分流组件，靠近进水端板一侧的分流组件与进水管连通，靠近出水端板一侧的分流组件与出水管连通，分流组件与蓄能材料之间设置有分流板，分流组件上远离分流板的一侧设有分水孔。本方案通过将分水孔设置在远离分流板的一侧，使水流经过折返后再进入分流板，从而使蓄能材料的水流分配均匀，有效抑制蓄能材料产生的温度分层问题，提高蓄冷效率和蓄冷效果，延长蓄能材料的使用寿命。

Description

相变畜冷装置及采用其的供冷系统

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，尤其涉及一种相变畜冷装置及采用其的供冷系统。

背景技术

相变畜冷装置的工作原理是在封闭的腔体内布置蓄能材料，然后向腔体中通入冷水，冷水将冷能传递给蓄能材料后，温度上升，然后离开腔体。蓄能材料吸收冷能后，温度下降，冷能就这样从冷水中被转移到蓄能材料中。将带有冷能的相变畜冷装置转移到用户处，向腔体中通入常温水，常温水经过低温的蓄能材料时，吸收蓄能材料的冷能，温度下降，蓄能材料温度上升，从而实现冷能从蓄能材料向常温水的转移，为用户提供冷水。这样的相变畜冷装置常用于回收工业冷水的冷能，然后将带有冷能的相变畜冷装置运送到边远地区，为边远地区供冷水、冷气等。当然，通过更换蓄能材料，这样的相变畜冷装置也常用来蓄热，为有需要的地方供热。

一般的相变畜冷装置不考虑水箱内部的水流状况，即不对蓄冷水箱的水流进行水流分配设计。这样的蓄冷水箱存在水流分配不均的问题，导致蓄能材料存在较大的温度分层，降低蓄冷效率和蓄冷效果，还会导致蓄能材料寿命减损。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种相变畜冷装置及采用其的供冷系统，使相变畜冷装置的水流分配均匀，有效抑制蓄能材料产生的温度分层问题，提高蓄冷效率和蓄冷效果，延长蓄能材料的使用寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种相变畜冷装置，包括壳体、蓄能材料、进水管和出水管，所述蓄能材料设置在所述壳体内部，所述进水管设置在所述壳体的进水端板上，所述出水管设置在所述壳体的出水端板上，所述壳体内靠近所述进水端板的一侧和靠近所述出水端板的一侧分别设置有分流组件，靠近所述进水端板一侧的所述分流组件与所述进水管连通，靠近所述出水端板一侧的所述分流组件与所述出水管连通，所述分流组件与所述蓄能材料之间设置有分流板，所述分流组件上远离所述分流板的一侧设有分水孔。

如果分水孔直接朝向分流板出水，那么有分水孔的地方的流速大，没有分水孔的地方的流速小，进入分流板的水流的流速就不一样，导致进入蓄能材料的水流速度不一致，使蓄能材料产生温度分层现象，储能效率和储能效果降低，同时会减损蓄能材料的寿命。水流进入分流组件后，先流向进水端板，然后折返到达分流板，可以有效的降低分流板上各个不同位置的水的流速差异，使不同位置进入分流板的水的流速趋于一致，从而提高进入分流板之前的水流的均匀程度，进而避免蓄能材料的温度分层现象，提高储能效率和延长蓄能材料的使用寿命。

作为优选的技术方案，所述分流组件包括立管和横管，所述立管和所述横管连通，所述分水孔设置在所述立管和/或所述横管上。

作为优选的技术方案，所述分流组件包括若干所述立管和一根所述横管，若干所述立管在所述壳体的宽度方向等间隔分布；

或者，所述分流组件包括一根所述立管和若干所述横管，若干所述横管在所述壳体的高度方向等间隔分布；

或者，所述分流组件包括若干所述立管和若干所述横管，若干所述立管在所述壳体的宽度方向等间隔分布，若干所述横管在所述壳体的高度方向等间隔分布。

具体地，将立管和横管等间隔布置，有利于将水流更均匀的分配到分流板上。

作为优选的技术方案，所述分水孔的轴线与所述立管或所述横管的轴线相交。这样的制孔方式适用于用板材卷制焊接而成的焊缝管，先在板材上打孔，再将板材卷制焊接成管，加工效率高，成本低廉。

作为优选的技术方案，所述分水孔的轴线与所述分流板垂直。

具体地，这样的制孔方式适用于一次成型的无缝管，在管材上制作大量规则的、孔轴线与管轴线相交的孔难度较大且工艺繁琐，所以在无缝管上适合采用相互平行的孔，便于加工和制造。

作为优选的技术方案，所述分流板上设置有若干通孔，若干所述通孔布满所述分流板。

优选的，所述通孔等间隔分布。分流板上设置等间隔分布的通孔有利于通过分流板后的水流均匀分布到蓄能材料中，避免蓄能材料产生温度分层现象。

作为优选的技术方案，所述分水孔等间隔设置在所述立管和/或所述横管上。

具体地，等间隔设置的分水孔有利于使流出分流组件的水流可以均匀的分布到壳体内部，避免水流在某一局部过度集中。

作为优选的技术方案，所述蓄能材料为相变蓄能材料。相变蓄能材料可以利用相变热储存更多的能量，有效提高装置的储热容量。

另一方面，提供一种供冷系统，包括上述的相变畜冷装置，还包括冷水机组。

作为优选的技术方案，所述蓄能材料上设置有温度传感器，所述温度传感器与所述冷水机组的控制系统信号连接。

具体地，通过设置所述温度传感器，可以有效测量蓄能材料各个地方的温度，根据各个地方的温度是否已经达到过冷，控制水泵转速或者阀门开度，进而调节水流速度，降低能耗，同时保证蓄能材料各个地方的温度均匀且均具有过冷度。

本发明的有益效果为：提供一种蓄冷装置，通过将分水孔设置在远离分流板的一侧，使水流经过折返后再进入分流板，从而使蓄能材料的水流分配均匀，有效抑制蓄能材料产生的温度分层问题，提高蓄冷效率和蓄冷效果，延长蓄能材料的使用寿命，同时提高蓄冷装置的能量利用效率，降低能耗。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例一所述的相变畜冷装置的正视图；

图2为实施例一所述的相变畜冷装置的俯视图；

图3为实施例一所述的分流板的示意图；

图4为实施例二所述的供冷系统的蓄冷过程；

图5为实施例二所属的供冷系统的供冷过程。

图1至图5中：

1、壳体；101、进水端板；102、出水端板；

2、分流组件；201、立管；202、横管；203、分水孔；

3、进水管；

4、出水管；

5、蓄能材料；

6、分流板；

7、温度传感器；

8、冷水机组；

9、末端用水设备。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

图1是本实施例的正视图，图2是本实施例的俯视图。于本实施例中，一种相变畜冷装置，包括壳体1、蓄能材料5、进水管3和出水管4，蓄能材料5设置在壳体1内部，进水管3设置在壳体1的进水端板101上，出水管4设置在所述壳体1的出水端板102上；其中：进水管3和出水管4在壳体1内的一端分别与一个分流组件2相连通；分流组件2设置在壳体1内部空间高度和宽度的正中位置，立管201沿壳体1的宽度方向均匀分布，横管202沿壳体1的高度方向均匀分布；两个分流组件2与蓄能材料5之间均设有分流板6。分流板6的结构示意图如图3所示，水流可以通过分流板6上规则排列的通孔均匀的从分流板6的一侧流到另一侧。分流组件2由立管201和横管202连通组成，水流进入分流组件2之后，可以通过相互连通的横管202和立管201使水流均匀分布到分流组件2的各个部位。分流组件2的立管201上远离分流板6的一侧开有规则排列的分水孔203，且分水孔203的轴线与立管201的轴线相交。蓄能材料5是相变蓄能材料，可以充分利用相变潜热吸收更多的冷能，提高相变畜冷装置的蓄冷容量。

工作流程描述：

冷水从进水管3流进分流组件2，通过分流组件2上的分水孔203均匀的流到进水端板101上，遇到进水端板101后水流速度降下来，水面波动变得平稳，此时流速一致的冷水再经过分流板6上的通孔进入蓄能材料5中，再次降低水流速度，使通过分流板后的冷水达到水流速度一致、水流分布均匀的效果。由于进入蓄能材料5的水流速度是一样的，水流分布均匀，所以蓄能材料5可以尽量避免温度分层的状况，冷水与蓄能材料5换热后，通过分流板6减速分流，再次使水流速度降下来，水流保持平稳，从分流板6出来的水流流到出水端板102上再次减速，然后通过均匀分布的分水孔203流进分水组件，保证相变畜冷装置的出水平稳，最后水流通过出水管4离开相变畜冷装置。

本实施例的一个关键点是分水孔203背向分流板6，使从分水孔203出来的水流不会直接流向分流板6，或者从分流板6出来的水流不会直接流进分水孔203。这样的设计可以有效的降低从分水孔203或者分流板6出来的水流速度，以及使水流分布更加扩散和均匀，使进入分流板6各个不同位置的水流速度保持一致，都是一个较低的流动速度，进而保证了相变畜冷装置的水流分配均匀；有效抑制蓄能材料5产生的温度分层问题；提高蓄冷效率和蓄冷效果，延长蓄能材料5的使用寿命。

于其它实施例中，分水孔203还可以设置在横管202上，也可以在横管202和立管201上均设置均匀排列的分水孔203。

于本实施例中，进水管3与蓄能介质之间设置了两层分流板6，可以实现二次减速均流的效果，使流到蓄能材料5中的流涕的流动速度更相近。也可以设置为一层分流板6，可以有效的降低水流压降，提高能效。

于本实施例中，分水孔203的方向可以根据立管201或横管202的类型进行选择。首先，分水孔203的轴线与立管201或横管202的轴线相交；这样的制孔方式适用于用板材卷制焊接而成的焊缝管，先在板材上打孔，再将板材卷制焊接成管，加工效率高，成本低廉。其次，分水孔203的轴线相互平行、与分流板6垂直；这样的制孔方式适用于一次成型的无缝管，在管材上制作大量规则的、孔轴线与管轴线相交的孔难度较大且工艺繁琐，所以在无缝管上适合采用相互平行的孔，便于加工和制造。

实施例二

供冷系统主要分为蓄冷过程和供冷过程。

蓄冷过程如图4所示，冷水机组8出来的冷水经过单向阀、第一软管、水泵、第二软管、阀门等之后，进入实施例一所述的相变蓄冷装置，将热能传给蓄能材料5后冷水温度上升，回到机组，如此往复循环。循环的过程中，根据温度传感器7采集的温度判断蓄能材料5是否已经实现过度蓄冷，还可以判断蓄能材料5是否存在温度分层，根据温度分层情况调节水泵的转速或阀门的开度，进而调节流过相变畜冷装置水流分布情况，进而改善温度分层情况。通过采集的温度，还可以保证蓄能材料5进行充分的过度蓄冷，提高蓄冷系统的运行效率。

供冷过程如图5所示，将蓄冷式换热设备与末端用水设备9连接，水流从末端用水设备9流进已经蓄冷的相变畜冷装置中，吸收冷能，温度降低，然后流回末端用水设备9，供用户使用，或者继续流回相变畜冷装置循环吸冷，再次降温，实现冷能利用。

当然，改变实施例一和实施例二的蓄能材料5，本相变畜冷装置及采用其的供冷系统也可用于蓄热和供热，既可用于气体，也可用于液体。

还可以将蓄能材料5设置为低温相变材料、中温相变材料和高温相变材料依次排列的多种相变温度的蓄能材料，阶梯相变蓄冷更有利于对冷水各种温度的相变能的吸收，增大相变畜冷装置和蓄冷式供冷系统的载冷容量，还能提高换热效率。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种相变畜冷装置，包括壳体(1)、蓄能材料(5)、进水管(3)和出水管(4)，所述蓄能材料(5)设置在所述壳体(1)内部，所述进水管(3)设置在所述壳体(1)的进水端板(101)上，所述出水管(4)设置在所述壳体(1)的出水端板(102)上，其特征在于：

所述壳体(1)内靠近所述进水端板(101)的一侧和靠近所述出水端板(102)的一侧分别设置有分流组件(2)，靠近所述进水端板(101)一侧的所述分流组件(2)与所述进水管(3)连通，靠近所述出水端板(102)一侧的所述分流组件(2)与所述出水管(4)连通，所述分流组件(2)与所述蓄能材料(5)之间设置有分流板(6)，所述分流组件(2)上远离所述分流板(6)的一侧设有分水孔(203)。

2.根据权利要求1所述的相变畜冷装置，其特征在于，所述分流组件(2)包括立管(201)和横管(202)，所述立管(201)和所述横管(202)连通，所述分水孔(203)设置在所述立管(201)和/或所述横管(202)上。

3.根据权利要求2所述的相变畜冷装置，其特征在于，所述分流组件(2)包括若干所述立管(201)和一根所述横管(202)，若干所述立管(201)在所述壳体(1)的宽度方向等间隔分布；

或者，所述分流组件(2)包括一根所述立管(201)和若干所述横管(202)，若干所述横管(202)在所述壳体(1)的高度方向等间隔分布；

或者，所述分流组件(2)包括若干所述立管(201)和若干所述横管(202)，若干所述立管(201)在所述壳体(1)的宽度方向等间隔分布，若干所述横管(202)在所述壳体(1)的高度方向等间隔分布。

4.根据权利要求2所述的相变畜冷装置，其特征在于，所述分水孔(203)的轴线与所述立管(201)或所述横管(202)的轴线相交。

5.根据权利要求2所述的相变畜冷装置，其特征在于，所述分水孔(203)的轴线与所述分流板(6)垂直。

6.根据权利要求1所述的相变畜冷装置，其特征在于，所述分流板(6)上设置有若干通孔，若干所述通孔布满所述分流板(6)。

7.根据权利要求4或5所述的相变畜冷装置，其特征在于，所述分水孔(203)等间隔设置在所述立管(201)和/或所述横管(202)上。

8.根据权利要求1所述的相变畜冷装置，其特征在于，所述蓄能材料(5)为相变蓄能材料。

9.一种供冷系统，其特征在于，包括权利要求1至7任一项权利要求所述的相变畜冷装置，还包括冷水机组(8)。

10.根据权利要求9所述的供冷系统，其特征在于，所述蓄能材料(5)上设置有温度传感器(7)，所述温度传感器(7)与所述冷水机组(8)的控制系统信号连接。