CN111826130A - 一种低温相变蓄冷复合溶剂及其制备方法与发生装置 - Google Patents

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褚世君
吴施鹏
郭亚东
徐荣
张昕
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Abstract

本发明公开了一种低温相变蓄冷复合溶剂及其制备方法与发生装置，本发明中的低温相变蓄冷复合溶剂状态稳定，吸收释放稳定速度快，配合低温相变蓄冷发生装置，可将蓄冷周期缩短15％‑25％，可有效应用于节能蓄冷技术领域；本发明可有效的利用电网“移峰填谷”的措施，最大程度的达到高效节费节能、降低成本的目的。根据不同环境的使用，年运行费用可节约20％‑35％。

Description

一种低温相变蓄冷复合溶剂及其制备方法与发生装置
技术领域
本发明涉及空调节能蓄冷应用领域，尤其涉及一种低温相变蓄冷复合溶剂及其制备方法与发生装置。
背景技术
相变形式一般可分为四类：固-固相变、固-液相变、气-液相变和气-固相变。在相变储能技术领域，气-液相变和气-固相变由于产生气体，相变物质的体积变化很大，虽然这两种相变过程的相变潜热很大，但实际难以采用。固-液和固-固相变是相变储能采用的主要方式。一般情况下，蓄冷空调技术是在深夜时间驱动冷冻机，使蓄冷槽里面的水发生相变化而储存低温热能，储存的低温热能和热传导流体进行热交换，经空调室内机内部空气处理，通过排管循环而冷却室内温度的方式来制冷。利用水固体化成冰，在融化时吸收热能的蓄冷空调技术已广泛使用了几十年，是很成熟的商业技术。尽管如此，这种蓄冷技术是因为只使用水(H2O)作为潜热材料，通过热传导流体使低温热能空调室内机内的空气在排管循环，再通过与室内空气进行热交换，室内温度冷却时，热传导流体循环排管外部的冰容易会发生相变化(固体变为液体)温度随之上升，热传导流体室内机内部空气处理时通过排管转送的低温热能的温度也随之上升，因此再和室内空气热交换时，室内空气冷却效率会降低，所以这种蓄冷技术仍是难以有效的储存低温热能的热交换方法。
目前，空调蓄冷材料主要有冰和相变材料。冰蓄冷是是利用水的相变凝固潜热来储存冷量的，相变潜热大，但是冰蓄冷相变凝固点低(0℃)，且蓄冷时存在较大的过冷度(4～6℃)，制冷机在制冰充冷时的蒸发温度比常规非蓄冷系统低8～10℃。这不仅限制了蓄冷空调系统可以采用的制冷机种类，而且使制冷机的运行效率降低30％～40％，制冷机组的COP值下降，耗电量增加。利用相变材料蓄冷的空调系统可以克服上述水和冰系统的确定，具有大的储能密度，是同等体积显热蓄冷的3～10倍，并且可以直接利用常规制冷机组进行蓄冷，提高制冷机组的蒸发温度和COP值，从而改善系统的能量利用率当今世界能源消耗逐年增加、环保意识逐渐增强,应用蓄冷技术具有很大的社会效益和经济效益,不仅表现在平衡电网峰谷负荷上,还可减少制冷机组装机容量、享受夜间优惠电价,为用户带来效益,随着蓄冷技术的不断发展,可望扩展到其它民用和工业制冷领域,以至节能、区域能源联供系统等方面,其前景广阔,研究开发的意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温相变蓄冷复合溶剂及其制备方法与发生装置，以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
一种低温相变蓄冷复合溶剂，包含以下重量份的原料：饱和无机盐溶液20-30份，粘稠剂2-10份，结核剂3-5份。
优选的，还包括防腐剂3-5份，所述粘稠剂为羧甲基纤维素钠，所述结核剂为二氧化硅。
优选的，按重量份计，所述饱和无机盐溶液包括氯化铵2-5份、羧甲基纤维素钠3-5份、防腐剂2-5份、纯水30-50份。
优选的，所述饱和无机盐溶液为氯化铵、羧甲基纤维素钠、防腐剂、纯水经混合搅拌而成。
一种低温相变蓄冷复合溶剂的制备方法，包括如下步骤：将制备饱和无机盐溶液所需的氯化铵、羟甲基纤维素钠、防腐剂、纯水进行混合搅拌，待所有材料溶解后成稀粥状，将结核剂加入搅拌，待结核剂完全混入溶剂中后，将粘稠剂导入搅拌均匀，形成粘稠膏状的复合溶剂。
一种低温相变蓄冷发生装置，包括外壳，所述外壳内安装有内嵌式相变复合溶剂箱，所述内嵌式相变复合溶剂箱内部安装有多层卡槽，所述卡槽上安装有多个相变复合材料溶剂盒，所述相变复合材料溶剂盒与螺旋管式发生器连接，所述相变复合材料溶剂盒和螺旋管式发生器内皆填充有低温相变蓄冷复合溶剂，所述外壳左侧面顶部和右侧面顶部分别安装有回水进口和回水出口，所述外壳左侧面底部和右侧面底部分别安装有冷冻水进口、冷冻水出口。
优选的，所述外壳顶部设置有观察口。
优选的，所述内嵌式相变复合溶剂箱为双层结构，所述内嵌式相变复合溶剂箱的双层空间内同样填充有低温相变蓄冷复合溶剂。
优选的，所述外壳与内嵌式相变复合溶剂箱之间填充有聚氨酯保温材料。
优选的，所述外壳为不锈钢材质，所述内嵌式相变复合溶剂箱、相变复合材料溶剂盒、螺旋管式发生器皆由碳纤维复合材料制成。
本发明的有益效果是：
本发明中的低温相变蓄冷复合溶剂状态稳定，吸收释放稳定速度快，配合低温相变蓄冷发生装置，可将蓄冷周期缩短15％-25％，可有效应用于节能蓄冷技术领域；本发明可有效的利用电网“移峰填谷”的措施，最大程度的达到高效节费节能、降低成本的目的。根据不同环境的使用，年运行费用可节约20％-35％。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图标记：1-外壳；2-内嵌式相变复合溶剂箱；3-卡槽；4-相变复合材料溶剂盒；5-螺旋管式发生器；6-回水进口；7-回水出口；8-冷冻水进口；9-观察口；10-冷冻水出口；11-聚氨酯保温材料。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
下面结合附图描述本发明的具体实施例。
一种低温相变蓄冷复合溶剂，包含以下重量份的原料：饱和无机盐溶液20-30份，粘稠剂2-10份，结核剂3-5份。
还包括防腐剂3-5份，粘稠剂为羧甲基纤维素钠，所述结核剂为二氧化硅。
按重量份计，饱和无机盐溶液包括氯化铵2-5份、羧甲基纤维素钠3-5份、防腐剂2-5份、纯水30-50份。
饱和无机盐溶液为氯化铵、羧甲基纤维素钠、防腐剂、纯水经混合搅拌而成。
一种低温相变蓄冷复合溶剂的制备方法，包括如下步骤：将制备饱和无机盐溶液所需的氯化铵、羟甲基纤维素钠、防腐剂、纯水进行混合搅拌，待所有材料溶解后成稀粥状，将结核剂加入搅拌，待结核剂完全混入溶剂中后，将粘稠剂导入搅拌均匀，形成粘稠膏状的复合溶剂。
如图1所示，一种低温相变蓄冷发生装置，包括外壳1，外壳1为不锈钢材质，外壳1与内嵌式相变复合溶剂箱2之间填充有聚氨酯保温材料11，聚氨酯保温材料可起到保护和保温的作用，外壳1顶部设置有观察口9，外壳1内安装有内嵌式相变复合溶剂箱2，内嵌式相变复合溶剂箱2内部安装有多层卡槽3，卡槽3上安装有多个相变复合材料溶剂盒4，相变复合材料溶剂盒4与螺旋管式发生器5连接，相变复合材料溶剂盒4和螺旋管式发生器5内皆填充有低温相变蓄冷复合溶剂，外壳1左侧面顶部和右侧面顶部分别安装有回水进口6和回水出口7，外壳1左侧面底部和右侧面底部分别安装有冷冻水进口8、冷冻水出口10。
螺旋管式发生器5形状为螺旋管式，主要起到接触面积大，吸冷和释放速度快，释放均匀；同时起到低温相变蓄冷复合溶剂在发生相变时，缓解空间形体变化带来的冲击，防止管崩裂的作用。
内嵌式相变复合溶剂箱2为双层结构，内嵌式相变复合溶剂箱2的双层空间内同样填充有低温相变蓄冷复合溶剂。
内嵌式相变复合溶剂箱2、相变复合材料溶剂盒4、螺旋管式发生器5皆由碳纤维复合材料制成；由表1和表2可得(其中表2引用自“碳纤维复合材料导热系数研究”中的数据)，采用碳纤维复合材料所制，其优点导热系数高、换热速率快、密度小重量轻、蓄冷效率高可提高节能效果。
表1.碳纤维复合材料强度对比
Figure BDA0002602981370000051
表2.碳纤维复合材料导热性对比
Figure BDA0002602981370000061
工作原理：在用电波谷时进行冷冻水低温储能，冷水机组将低温冷冻水通过冷冻水进口8、冷冻水出口9输入装置内，通过内嵌式相变复合溶剂箱2、螺旋管式发生器5将冷冻水的低温传导给低温相变蓄冷复合溶剂，遇到低温环境时，装置内的低温相变蓄冷复合溶剂发生物理性相变，吸收冷量达到储存低温能量目的。待用电波峰时，接通空调末端管路，通过水泵将冷水送入空调室内机，实现循环换热。此时相变复合溶剂随着冷冻水温度的变化产生物理性相变，不断的释放冷量，达到换热的目的。此装置可有效的利用电网“移峰填谷”的措施，最大程度的达到高效节费节能、降低成本的目的。根据不同环境的使用，年运行费用可节约20％-35％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种低温相变蓄冷复合溶剂，其特征在于：包含以下重量份的原料：饱和无机盐溶液20-30份，粘稠剂2-10份，结核剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种低温相变蓄冷复合溶剂，其特征在于：还包括防腐剂3-5份，所述粘稠剂为羧甲基纤维素钠，所述结核剂为二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种低温相变蓄冷复合溶剂，其特征在于：按重量份计，所述饱和无机盐溶液包括氯化铵2-5份、羧甲基纤维素钠3-5份、防腐剂2-5份、纯水30-50份。
4.根据权利要求3所述的一种低温相变蓄冷复合溶剂，其特征在于：所述饱和无机盐溶液为氯化铵、羧甲基纤维素钠、防腐剂、纯水经混合搅拌而成。
5.一种低温相变蓄冷复合溶剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将制备饱和无机盐溶液所需的氯化铵、羟甲基纤维素钠、防腐剂、纯水进行混合搅拌，待所有材料溶解后成稀粥状，将结核剂加入搅拌，待结核剂完全混入溶剂中后，将粘稠剂导入搅拌均匀，形成粘稠膏状的复合溶剂。
6.一种低温相变蓄冷发生装置，其特征在于：包括外壳(1)，所述外壳(1)内安装有内嵌式相变复合溶剂箱(2)，所述内嵌式相变复合溶剂箱(2)内部安装有多层卡槽(3)，所述卡槽(3)上安装有多个相变复合材料溶剂盒(4)，所述相变复合材料溶剂盒(4)与螺旋管式发生器(5)连接，所述相变复合材料溶剂盒(4)和螺旋管式发生器(5)内皆填充有低温相变蓄冷复合溶剂，所述外壳(1)左侧面顶部和右侧面顶部分别安装有回水进口(6)和回水出口(7)，所述外壳(1)左侧面底部和右侧面底部分别安装有冷冻水进口(8)、冷冻水出口(10)。
7.根据权利要求6所述的一种低温相变蓄冷发生装置，其特征在于：所述外壳(1)顶部设置有观察口(9)。
8.根据权利要求6所述的一种低温相变蓄冷发生装置，其特征在于：所述内嵌式相变复合溶剂箱(2)为双层结构，所述内嵌式相变复合溶剂箱(2)的双层空间内同样填充有低温相变蓄冷复合溶剂。
9.根据权利要求6所述的一种低温相变蓄冷发生装置，其特征在于：所述外壳(1)与内嵌式相变复合溶剂箱(2)之间填充有聚氨酯保温材料(11)。
10.根据权利要求6所述的一种低温相变蓄冷发生装置，其特征在于：所述外壳(1)为不锈钢材质，所述内嵌式相变复合溶剂箱(2)、相变复合材料溶剂盒(4)、螺旋管式发生器(5)皆由碳纤维复合材料制成。
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