CN113175774B - 一种冷藏箱、冷藏车及其冷藏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷藏箱、冷藏车及其冷藏方法，所述冷藏箱包括内部形成冷藏腔室的箱体、包覆于所述箱体外壁的隔热层以及铺设于所述箱体内的相变管路，其中：所述相变管路内填充有相变流体，所述相变管路上设有与其相连通的注入口、排放口和排气口；所述相变流体包括水溶胶体系和分散于所述水溶胶体系内的水合盐‑多孔材料复合物；所述水合盐‑多孔材料复合物包括多孔材料和吸附于所述多孔材料的开放孔道内的水合盐相变材料，所述水溶胶体系包括水溶胶和分散于所述水溶胶中的沉淀剂，位于所述开放孔道的开放端的水合盐与沉淀剂反应形成不溶性沉淀，封堵所述开放端。本发明的冷藏装置便于维护，节能环保。

Description

一种冷藏箱、冷藏车及其冷藏方法

技术领域

本发明涉及供热设备技术领域，特别是涉及一种冷藏箱、冷藏车及其冷藏方法。

背景技术

冷藏冷冻类产品在生产、贮藏运输、销售的各个环节中需要始终处于规定的低温环境下，以保证产品质量，现有的冷藏设备大都通过压缩机制冷，依靠电力制冷，一旦电力系统故障，将失去冷藏功能，冷藏设备运行具有不稳定的弊端。

基于此，随着技术的发展，出现了基于相变材料的冷藏设备，然而这些相变材料存在气化污染环境、不具有流动性不易更换、循环稳定性差、使用寿命短等问题，导致冷藏设备在实际投产过程中受到局限。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的冷藏设备运行不稳定、相变冷藏投产受限制技术缺陷，而提供一种冷藏箱和冷藏车，制冷盘管内填充具有相变流体，该相变流体具有自修复性，且由于其具有流动性，便于更换。

本发明的另一个目的是提供所述冷藏箱或冷藏车的冷藏方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种冷藏箱，包括内部形成冷藏腔室的箱体、包覆于所述箱体外壁的隔热层以及铺设于所述箱体内壁或箱体夹层内的相变管路，其中：

所述箱体上开设可打开的门，所述相变管路内填充有相变流体，所述相变管路上设有与其相连通的注入口、排放口和排气口，且所述注入口、排放口和排气口从所述箱体内壁穿出位于所述箱体外；

所述相变流体包括水溶胶体系和分散于所述水溶胶体系内的水合盐-多孔材料复合物；所述水溶胶体系与水合盐-多孔材料复合物的质量比例为80:20～50:50，所述水合盐-多孔材料复合物包括多孔材料和吸附于所述多孔材料的开放孔道内的水合盐相变材料，所述水溶胶体系包括水溶胶和分散于所述水溶胶中的沉淀剂，位于所述开放孔道的开放端的水合盐与沉淀剂反应形成不溶性沉淀，封堵所述开放端。

相变管路设有注入口、排放口和排气口等，利用机械泵可方便的进行相变流体的注入，在特殊情况下，排放口和排气口可放置在一起。

在上述技术方案中，所述相变管路为呈蛇形盘绕的塑胶管道。塑胶材质便于盘绕且使用寿命长。

在上述技术方案中，所述注入口设置在所述冷藏箱的顶部，所述排放口设置在所述冷藏箱的下部。

在上述技术方案中，所述水合盐相变材料为水合氯化镁、水合氯化钙、八水氢氧化钡、十水硫酸钠、十二水碳酸钠、六水硝酸镁、硫酸钠、氯化铵、氯化钠、氯化钾六水磷酸氢二钾、十水硫酸钠中的一种或任意比例的混合物；

所述多孔材料为多孔硅、膨胀石墨、膨胀蛭石、多

孔碳或膨胀珍珠岩，所述多孔材料的粒度至少为200目；

所述沉淀剂为碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氯化镁、氯化钙、氯化钡、八水氢氧化钡、氢氧化钙、水溶性磷酸盐中的一种或任意比例的混合物；所述沉淀剂与所述水合盐-多孔材料复合物的质量比为(1～10):(85～50)；

所述不溶性沉淀为碳酸镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、碱式氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、碱式碳酸钙或硫酸钡。

在上述技术方案中，所述水合盐相变材料中还包括成核剂，所述成核剂的质量小于等于所述水合盐质量的5％。

在上述技术方案中，所述水合盐-多孔材料复合物采用以下方法中的一种或多种方式的组合制备：

A,加大多孔材料的用量，多孔材料的质量与水合盐相变材料的质量比为10～50：90～50,更优选为20～50：80～50；

B,超声排出多孔材料孔道中的气体以后，再行与熔化的水合盐相变材料混合；

C,对多孔材料抽真空后，再行引入熔化的水合盐相变材料；

D,含有水合盐-多孔材料的密闭容器内，加热熔化同时通气加压。

在上述技术方案中，所述水溶胶体系中的水溶胶为成胶剂与水的混合物，所述成胶剂为无机成胶剂和/或有机成胶剂；

所述水溶胶体系中的成胶剂为无机溶胶或有机溶胶，其中：

所述无机溶胶为蒙脱土、膨润土或硅溶胶中的一种或任意比例的混合物；

所述有机溶胶为聚丙烯酸、淀粉、聚乙烯醇、羧基纤维素、羧基纤维素钠、琼脂、聚糖、黄原胶、明胶、甲壳糖、纤维素醚、海藻酸钠或聚氨酯中的一种或任意比例的混合物；

所述的水溶胶体系中还添加有传热强化剂，所述传热强化剂为金属纳米粉末、陶瓷纳米粉末或石墨粉末中的一种或任意比例的混合物，所述传热强化剂的质量为所述水溶胶体系质量的0.5wt％～5wt％。

所述相变流体通过以下方法A或方法B制备：

方法A，预混合方法：

水合盐相变材料-多孔材料复合物与沉淀剂混合得到沉淀剂-水合盐相变材料-多孔材料复合物，再与水溶胶体系混合；

或者成胶剂、沉淀剂与沉淀剂-水合盐相变材料-多孔材料复合物均匀混合后加水形成水溶胶；

或者成胶剂、沉淀剂以及传热强化剂与沉淀剂-水合盐相变材料-多孔材料复合物混合后加水形成水溶胶；

方法B，直接混合方法：

水合盐相变材料-多孔材料复合物、沉淀剂与水溶胶体系直接混合；

或者成胶剂、沉淀剂与水合盐相变材料-多孔材料复合物均匀混合后加水形成水溶胶；

或者成胶剂成胶剂、沉淀剂与-水合盐相变材料-多孔材料复合物均匀混合后加水形成水溶胶。

预混合A比直接混合B的效果好。水合盐被多孔材料吸附后，多孔材料表面不可避免会有少量水合盐黏附，这部分暴露于多孔材料外表面的水合盐会大量消耗水溶胶中添加的少量沉淀剂，故提前在固相状态下预混合沉淀剂与水合盐-多孔材料复合物，使得多孔材料外表面吸附的水合盐与沉淀剂发生固固反应，初步形成沉淀包覆层，减少水溶胶中沉淀剂的消耗，维持水溶胶对水合盐相变材料-多孔材料复合物的长期修复能力。

如果多孔材料表面为疏水性(如膨胀石墨等)或者多孔材料占比较高，吸附的水合盐较少，多孔材料表面吸附的水合盐都会比较少，可以选用方法B直接混合。

在上述技术方案中，所述相变流体的相变吸热温度为4-8℃，潜热为35～85J/g，黏度为600-800mPa·s，导热系数为0.5～0.65W·m^-1·K^-1(25.0℃)，循环1000次后相变焓衰减0.3～0.5％。

本发明利用了相变材料的放热性能。对于一般水合盐相变材料而言，一般都或多或少存在一定的过冷度，即吸热熔化温度多高于放热凝固温度，1℃是正常温差，4℃以内均可以正常使用。且吸热熔化的潜热高于放热凝固的潜热。

本发明的另一方面，还包括所述冷藏箱的冷藏方法：

步骤1，打开排气口，将所述相变流体从所述排放口排出，导入外置冷藏设备内，将所述相变流体的温度降至0-4℃；

步骤2，通过所述注入口将降温后的相变流体注入所述相变管路内，关闭主入口和排气口；

步骤3，将待冷藏产品放入所述冷藏腔室内，所述相变流体吸收冷藏腔室内的热量提供低温环境，待相变流体温度上升至8-12℃重复步骤1和步骤2。

满足GB 29753-2013中冷藏腔体内的温度不高于12℃的要求。

本发明的另一方面，还包括一种冷藏车，包括车体和装配于所述车体上所述的冷藏箱体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.当相变流体因储能性能恶化、热/冷能耗尽或其它原因需要更换时，具有流动性的相变流体可方便的进行更换，无需对应用相变材料的相关整体(冷藏箱的整体机构)进行改变，便于推广应用。

2.在相变流体中，所述沉淀剂与所述水合盐相变材料-多孔材料复合物的开放孔道开放端的水合盐反应形成沉淀，进行封堵，有效延长水合盐相变材料的储能寿命，当该沉淀脱落失效时，位于开放孔道开放端的水合盐与附着于沉淀外的沉淀剂或水溶胶体系中的沉淀剂再次沉淀，进行自修复，避免了水合盐对水溶胶的盐析效应，使得水合盐在相变过程中可充分发挥其储放热性能。

3.该相变流体无需大量的有机试剂，无“三废”产生，仅需溶胶直接包覆水合盐-多孔材料颗粒即可，成本低，对环境影响小。

4.水溶胶赋予了复合体系一定的缓冲能力，使得复合在体系中的水合盐-多孔材料颗粒在长期应用过程中由于摩擦、振动和撞击等造成的破损率大为降低，保证了其结构和性能的长期稳定性。

附图说明

图1是冷藏箱的剖面图。

图中：1-冷藏腔室，2-箱体，3-隔热层，4-相变管路。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种冷藏箱，包括内部形成冷藏腔室1的箱体2、包覆于所述箱体2外壁的隔热层3以及铺设于所述箱体内壁或箱体夹层内的相变管路4，其中：

所述箱体上开设可打开的门，所述相变管路内填充有相变流体，所述相变管路上设有与其相连通的注入口、排放口和排气口，且所述注入口、排放口和排气口从所述箱体内壁穿出位于所述箱体外；所述相变管路为呈蛇形盘绕的塑胶管道，所述注入口设置在所述冷藏箱的顶部，所述排放口设置在所述冷藏箱的顶部。

所述相变流体包括水溶胶体系和分散于所述水溶胶体系内的水合盐-多孔材料复合物；所述水溶胶体系与水合盐-多孔材料复合物的质量比例为80:20～50:50，所述水合盐-多孔材料复合物包括多孔材料和吸附于所述多孔材料的开放孔道内的水合盐相变材料，所述水溶胶体系包括水溶胶和分散于所述水溶胶中的沉淀剂，位于所述开放孔道的开放端的水合盐与沉淀剂反应形成不溶性沉淀，封堵所述开放端。

其中，所述水溶胶-水合盐-多孔材料复合体系的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按质量比75:25称取32％硫酸钠-12％氯化铵-14％氯化钠-42％水与膨胀蛭石，混合均匀，使水合盐被膨胀蛭石吸收，膨胀蛭石粒度为200目，得到水合盐-膨胀蛭石复合物，按质量比95：5称取水合盐-膨胀蛭石复合物与八水氢氧化钡，混合，得到复合型相变材料；

步骤2，向水中添加3％八水氢氧化钡(沉淀剂)、2％羧乙基纤维素(有机成胶剂)和5％纳米铜粉(传热强化剂)，混合均匀，制备得到包覆材料；

步骤3，按照质量比为40:60称取所述复合型相变材料和包覆材料，混合均匀，得到水溶胶-水合盐-膨胀蛭石复合体系；

经测算，该水溶胶-水合盐-膨胀蛭石复合体系的相变吸热温度为8℃，相变焓45J/g，黏度为600mPa·s，导热系数0.65W·m^-1·K^-1(25.0℃)，循环1000次后相变焓衰减0.5％。

其中，所述水溶胶-水合盐-多孔材料复合体系还可以通过以下方法制备：

步骤1，按质量比75:25称取32％硫酸钠-12％氯化铵-14％氯化钠-42％水与膨胀蛭石，混合均匀，使水合盐被膨胀蛭石吸收，膨胀蛭石粒度为200目，得到水合盐-膨胀蛭石复合物；

步骤2，向水中添加8％八水氢氧化钡(沉淀剂)、2％羧乙基纤维素(有机成胶剂)和5％纳米铜粉(传热强化剂)，混合均匀，制备得到包覆材料；

步骤3，按照质量比为40:60称取所述复合型相变材料和包覆材料，混合均匀，得到水溶胶-水合盐-膨胀蛭石复合体系；

经测算，该水溶胶-水合盐-膨胀蛭石复合体系的相变吸热温度为8℃，相变焓43J/g，黏度为600mPa·s，导热系数0.65W·m^-1·K^-1(25.0℃)，循环1000次后相变焓衰减1.2％。

经测试，使用方法B制备相变流体后，相变流体储热性能和循环稳定性能略有下降，但还是能够满足冷冻系统应用要求。

冷藏方法：

步骤1，打开排气口，将所述相变流体从所述排放口排出，导入外置冷藏设备内，将所述相变流体的温度降至4℃；

步骤2，通过所述注入口将降温后的相变流体注入所述相变管路内，关闭主入口和排气口；

步骤3，将待冷藏产品放入所述冷藏腔室内，所述相变流体吸收冷藏腔室内的热量提供低温环境，待相变流体温度上升至12℃重复步骤1和步骤2。

冷藏腔室的体积为15立方米，在外部环境为30℃的情况下，所述冷藏腔室内可在4h内，维持8-12℃。

实施例2

冷藏箱的结构同实施例1相同，只是相变流体有所区别：

本实施例中相变流体通过以下步骤制备：

步骤1，按质量比80:20称取31％硫酸钠-16％氯化钾-13％氯化钠-40％水与珍珠岩，混合均匀，使水合盐被珍珠岩吸收，珍珠岩粒度为600目，得到水合盐-珍珠岩复合物，按质量比95：5称取水合盐-珍珠岩复合物与八水氢氧化钡，混合，得到复合型相变材料；

步骤2，向水中添加3％八水氢氧化钡(沉淀剂)、2％羧丙基纤维素(有机成胶剂)和5％氧化铝纳米颗粒(传热强化剂)，混合均匀，制备得到包覆材料；

步骤3，按照质量比为50:50称取所述复合型相变材料和包覆材料，混合均匀，得到水溶胶-水合盐-珍珠岩复合体系；

经测算，该水溶胶-水合盐-珍珠岩复合体系的相变吸热温度为4℃，相变焓85J/g，黏度为800mPa·s，导热系数0.5W·m^-1·K^-1(25.0℃)，循环1000次后相变焓衰减0.3％。

冷藏方法：

步骤1，打开排气口，将所述相变流体从所述排放口排出，导入外置冷藏设备内，将所述相变流体的温度降至0℃；

步骤2，通过所述注入口将降温后的相变流体注入所述相变管路内，关闭主入口和排气口；

步骤3，将待冷藏产品放入所述冷藏腔室内，所述相变流体吸收冷藏腔室内的热量提供低温环境，待相变流体温度上升至8℃重复步骤1和步骤2。

冷藏腔室的体积为15立方米，在外部环境为30℃的情况下，所述冷藏腔室内可在4h内，维持4-8℃。

实施例3

一种冷藏车，包括车体和装配于所述车体上的冷藏箱，所述冷藏箱内部冷藏腔室的体积为15立方米，冷藏箱的结构同实施例1，只是相变流体有所区别：

所述相变流通通过以下步骤制备：

步骤1，按质量比70:30称取52％六水磷酸氢二钾-33％十水硫酸钠-12％氯化钠-3％水与硅藻土，混合均匀，使水合盐被硅藻土吸收，硅藻土粒度为600目，得到水合盐-硅藻土复合物，按质量比95：5称取水合盐-硅藻土复合物与氢氧化钙，混合，得到复合型相变材料

步骤2，向水中添加5％氢氧化钙(沉淀剂)(部分为未溶颗粒)、2％黄原胶(有机成胶剂)和3％碳化硅纳米颗粒(传热强化剂)，混合均匀，制备得到包覆材料；

步骤3，按照质量比为30:70称取所述复合型相变材料和包覆材料，混合均匀，得到水溶胶-水合盐-硅藻土复合体系；

经测算，该水溶胶-水合盐-硅藻土复合体系的相变吸热温度为6℃，相变焓35J/g，黏度为750mPa·s，导热系数0.65W·m^-1·K^-1(25.0℃)，循环1000次后相变焓衰减0.3％。

在外部环境为30℃的情况下，所述冷藏腔室内可在4h内，维持6-12℃。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种冷藏箱，其特征在于，包括内部形成冷藏腔室的箱体、包覆于所述箱体外壁的隔热层以及铺设于所述箱体内壁或箱体夹层内的相变管路，其中：

所述箱体上开设可打开的门，所述相变管路内填充有相变流体，所述相变管路上设有与其相连通的注入口、排放口和排气口，且所述注入口、排放口和排气口从所述箱体内壁穿出位于所述箱体外；

所述相变流体包括水溶胶体系和分散于所述水溶胶体系内的水合盐-多孔材料复合物；所述水溶胶体系与水合盐-多孔材料复合物的质量比例为80:20～50:50，所述水合盐-多孔材料复合物包括多孔材料和吸附于所述多孔材料的开放孔道内的水合盐相变材料，所述水溶胶体系包括水溶胶和分散于所述水溶胶中的沉淀剂，位于所述开放孔道的开放端的水合盐与沉淀剂反应形成不溶性沉淀，封堵所述开放端；

所述水合盐相变材料为水合氯化镁、水合氯化钙、八水氢氧化钡、十水硫酸钠、十二水碳酸钠、六水硝酸镁、硫酸钠、氯化铵、氯化钠、氯化钾六水磷酸氢二钾、十水硫酸钠中的一种或任意比例的混合物；

所述多孔材料为多孔硅、膨胀石墨、膨胀蛭石、多孔碳或膨胀珍珠岩，所述多孔材料的粒度至少为200目；

所述沉淀剂为碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氯化镁、氯化钙、氯化钡、八水氢氧化钡、氢氧化钙、水溶性磷酸盐中的一种或任意比例的混合物；所述沉淀剂与所述水合盐-多孔材料复合物的质量比为(1～10):(85～50)；

所述不溶性沉淀为碳酸镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、碱式氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、碱式碳酸钙或硫酸钡；

所述水合盐-多孔材料复合物采用以下方法中的一种或多种方式的组合制备：

A,加大多孔材料的用量，多孔材料的质量与水合盐相变材料的质量比为10～50：90～50,更优选为20～50：80～50；

B,超声排出多孔材料孔道中的气体以后，再行与熔化的水合盐相变材料混合；

C,对多孔材料抽真空后，再行引入熔化的水合盐相变材料；

D,含有水合盐-多孔材料的密闭容器内，加热熔化同时通气加压；

所述水溶胶体系中的水溶胶为成胶剂与水的混合物，所述成胶剂为无机成胶剂和/或有机成胶剂；

所述水溶胶体系中的成胶剂为无机溶胶或有机溶胶，其中：

所述无机溶胶为蒙脱土、膨润土或硅溶胶中的一种或任意比例的混合物；

所述有机溶胶为聚丙烯酸、淀粉、聚乙烯醇、羧基纤维素、羧基纤维素钠、琼脂、聚糖、黄原胶、明胶、甲壳糖、纤维素醚、海藻酸钠或聚氨酯中的一种或任意比例的混合物；

所述的水溶胶体系中还添加有传热强化剂，所述传热强化剂为金属纳米粉末、陶瓷纳米粉末或石墨粉末中的一种或任意比例的混合物，所述传热强化剂的质量为所述水溶胶体系质量的0.5wt％～5wt％。

2.如权利要求1所述的冷藏箱，其特征在于，所述相变管路为呈蛇形盘绕的塑胶管道。

3.如权利要求1所述的冷藏箱，其特征在于，所述注入口设置在所述冷藏箱的顶部，所述排放口设置在所述冷藏箱的下部。

4.如权利要求1所述的冷藏箱，其特征在于，所述水合盐相变材料中还包括成核剂，所述成核剂的质量小于等于所述水合盐质量的5％。

5.如权利要求1所述的冷藏箱，其特征在于，所述相变流体通过以下方法A或方法B制备：

方法A，预混合方法：

水合盐相变材料-多孔材料复合物与沉淀剂混合得到沉淀剂-水合盐相变材料-多孔材料复合物，再与水溶胶体系混合；

或者成胶剂、沉淀剂与沉淀剂-水合盐相变材料-多孔材料复合物均匀混合后加水形成水溶胶；

或者成胶剂、沉淀剂以及传热强化剂与沉淀剂-水合盐相变材料-多孔材料复合物混合后加水形成水溶胶；

方法B，直接混合方法：

水合盐相变材料-多孔材料复合物、沉淀剂与水溶胶体系直接混合；

或者成胶剂、沉淀剂与水合盐相变材料-多孔材料复合物均匀混合后加水形成水溶胶；

或者成胶剂成胶剂、沉淀剂与-水合盐相变材料-多孔材料复合物均匀混合后加水形成水溶胶。

6.如权利要求1所述的冷藏箱，其特征在于，所述相变流体的相变吸热温度为4-8℃，潜热为35～85J/g，黏度为600-800mPa·s，导热系数为0.5～0.65W·m^-1·K^-1(25.0℃)，循环1000次后相变焓衰减0.3～0.5％。

7.如权利要求1-6中任一项所述冷藏箱的冷藏方法，其特征在于，

步骤1，打开排气口，将所述相变流体从所述排放口排出，导入外置冷藏设备内，将所述相变流体的温度降至0-4℃；

步骤2，通过所述注入口将降温后的相变流体注入所述相变管路内，关闭主入口和排气口；

步骤3，将待冷藏产品放入所述冷藏腔室内，所述相变流体吸收冷藏腔室内的热量提供低温环境，待相变流体温度上升至8-12℃重复步骤1和步骤2。

8.一种冷藏车，其特征在于，包括车体和装配于所述车体上如权利要求1-6 中任一项所述的冷藏箱体。

Images