CN114464859A - 一种液流电池用容积式散热设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液流电池用容积式散热设备的设计和应用，特别是其核心部件蒸发器采用静电热喷涂工艺对其管壁涂膜，耐强酸腐蚀性及抗电腐蚀性好，可提交长期使用时的可靠性。本发明提供的容积式散热设备包括蒸发器、散热器、压缩机、制冷剂回流管路、压缩机吸入管路和压缩机压出管路和储液罐。所述蒸发器内置于正负极储液罐中通过并联方式同时与压缩机进出口管路相连，利用储能系统运行时储液罐中电解液自身的循环扰动与蒸发器内的冷媒进行热交换，在不增加液流电池电解液循环系统能耗和系统占地面积的前提下，实现对液流电池散热。
Description
技术领域
本发明涉及一种液流电池用容积式散热设备的设计和应用，其蒸发器通过并联后与压缩机相连，并采用静电热喷涂工艺对蒸发器金属管壁涂膜，耐强酸腐蚀性及抗电腐蚀性好，可提交长期使用时的可靠性。
背景技术
目前，作为一种新的储能方式，液流电池以其能量转换率高、使用寿命长和安全性好等优点，得到了人们的广泛关注。在液流电池运转期间，电解液流经液流电池的泵和电堆，会带走泵和电堆工作时产生的热量。在导热性能不佳的非金属管路系统中，处于常温工作的电解液所携带的热量会逐渐积累，导致电解液温度不断上升，当电解液温度升高到一定程度时，将严重影响到电解液的性状，致使液流电池性能衰减甚至使电解液沉淀。因此，有必要增设一套换热，用以对液流电池进行散热，使电解液处于最佳工作温度，确保液流电池稳定运行。
在考虑换热方式时，要求系统的能量损耗小效率高，同时尽可能不增加储能系统的体积。使用传统化工换热设备(如板式、管壳式等换热设备)需额外配置泵或利用系统本身的循环泵，均会导致系统能耗增加，不利于提高液流电池的储能效率。同时传统化工换热设备安装在储液罐外面，致使整个储能系统体积增大。
中国专利(CN2322096Y)公开了一种无风多功能室内恒温空调，其利用蒸发器对水箱内自来水降温，然后把降温后的冷水用泵抽送到室内管道中对房间空气散热，该专利需要外在水箱外额外增加水泵和一套金属管路系统，增加了系统成本同时换热效率和温控效果均不理想，且该专利不能解决对强腐蚀性液体的散热问题。
中国专利(CN101493298A)公开了一种耐腐蚀复合热交换器，通过将PVC、PET等高分子材料热缩材料包裹在金属管上，加热收缩使其包覆在金属管表面，该技术整个盘管通常为粗细均匀的单根管道，如粗细不均匀热缩管包覆后厚度不一，如多管道并联管道接口处难以包覆，且在应用中受工艺条件影响大包覆层的一致性不够好容易起褶皱。液流电池电解液为导体由于受充放电设备影响对蒸发器除存在化学腐蚀还有高电压腐蚀隐患，对蒸发器复合管的要求更高。
因此，有必要设计一种换热效率高、占地面积小，耐腐蚀性好，工艺简单可靠性高的散热设备，以解决液流电池因温度过高导致的系统不稳定、电解液沉淀等诸多问题。
发明内容
为了提高液流电池散热设备的耐腐蚀性，同时在不增加电解液流动阻力损失以及减小储能系统的体积的情况下解决液流电池的散热问题，本发明提供了一种液流电池用容积式散热设备，其与液流电池在设计和安装过程中均可以相对独立进行。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：将经静电喷涂形成涂膜层后的蒸发器放置于储液罐中，通过蒸发器中循环流动的冷媒和储液罐中的电解液进行热交换，最后通过散热器对外界环境进行散热。所采用的液流电池用容积式散热设备包括蒸发器、散热器、压缩机、制冷剂回流管路、压缩机吸入管路和压缩机压出管路和储液罐，其中，所述蒸发器出口和散热器入口由制冷剂回流管路连通；所述散热器出口和蒸发器入口依次由压缩机吸入管路、压缩机和压缩机压出管路连通；蒸发器直接放置于液流电池电解液储液罐中；制冷剂由压缩机驱动在蒸发器和散热器之间循环流动，实现对液流电池的散热。
本发明所述的蒸发器为管束型盘管结构，其管束可采用单根管束或并联多根管束，单管横截面采用双层结构设计，其外层材质使用耐强酸腐蚀、耐高低温且耐高压的非金属材质，包括PTFE、FEP和PVDF等，其壁厚为0.1mm-1mm，内层材质使用传热性能较好、耐高低温且耐高压的金属，包括铜、不锈钢、铝和钛，其壁厚为0.5mm-2mm。
本发明所述的双层结构蒸发器外层材质采用静电热喷涂工艺制作，而且本发明所述蒸发器为两套，分别放置于正负极储液罐中，两套蒸发器进管口和进管口通过并联方式同时连到压缩机的出管口和进管口上，即两套蒸发器用同一个压缩机以及散热器。采用并联方式减小了系统的成本投入，且系统更为紧凑高效。
本发明所述散热器可采用风冷或水冷两种方式进行散热。
本发明的优点和积极效果表现为：本发明将散热设备的蒸发器内置于液流电池电解液储液罐中，利用储能系统运行时储液罐中电解液自身的循环扰动与蒸发器内的冷媒进行热交换，在不增加液流电池电解液流动阻力损失和系统占地面积的前提下，实现对液流电池散热。蒸发器内置于储液罐中，与储液罐形成一体，使设备布置简洁紧凑，降低设备成本，提高散热效率。
附图说明
图1是液流电池用容积式散热设备的结构流程图。
图2是蒸发器的结构示例。
图3是容积式散热设备在液流电池中使用时的安装结构示意图。
附图中标识：1-散热设备；101-制冷剂回流管路；102-散热器；103-压缩机吸入管路；104-压缩机；105-压缩机压出管路；106-蒸发器；107-蒸发器入口；108-蒸发器盘管；109-蒸发器出口；110-双层结构单管；2-液流电池；201-电解液回流管路；202-储液罐；203-电解液流出管路；204-电堆；3-散热设备主机。
图3中，所述容积式换热设备，除蒸发器及相关管路外，其余设备均安装在散热设备主机中。
Claims (6)
1.一种液流电池用容积式散热设备，其特征在于：所述容积式散热设备包括蒸发器、散热器、压缩机、制冷剂回流管路、压缩机吸入管路、压缩机压出管路和储液罐，其中，所述蒸发器出口和散热器入口由制冷剂回流管路连通；所述散热器出口和蒸发器入口依次由压缩机吸入管路、压缩机和压缩机压出管路连通；蒸发器直接放置于液流电池电解液储液罐中；制冷剂由压缩机驱动在蒸发器和散热器之间循环流动，实现对液流电池的散热。
2.根据权利要求1所述的一种液流电池用容积式散热设备，其特征在于：所述的蒸发器单管横截面采用双层结构设计，其外层材质使用耐强酸腐蚀、耐高低温的非金属材质，包括PTFE、FEP和PVDF等，其壁厚为0.1mm-1mm，内层材质使用传热性能较好、耐高低温且耐高压的金属，包括铜、不锈钢、铝和钛，其壁厚为0.5mm-2mm。
3.根据权利要求2所述的一种液流电池用容积式散热设备，其特征在于，所述双层结构蒸发器采用静电热喷涂工艺制作。
4.根据权利要求2所述的一种液流电池用容积式散热设备，其特征在于，所述蒸发器为独立的两套，分别放置于正负极储液罐中，两套蒸发器为并联，共用同一个压缩机以及散热器。
5.根据权利要求2所述的一种液流电池用容积式散热设备，其特征在于，所述的蒸发器为管束型盘管结构，其管束可采用单根管束或并联多根管束。
6.根据权利要求1所述的一种液流电池用容积式散热设备，其特征在于，所述的散热器采用风冷或水冷方式进行散热。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101055130A (zh) * | 2007-05-19 | 2007-10-17 | 四川长虹电器股份有限公司 | 分体式小型制冷机 |
| CN101307973A (zh) * | 2008-07-09 | 2008-11-19 | 韩勋服 | 制冷设备多循环化霜方法及装置 |
| CN102104165A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-22 | 上海林洋储能科技有限公司 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
| CN102110830A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-29 | 上海林洋储能科技有限公司 | 一种液流电池用容积式换热设备 |
| CN208124687U (zh) * | 2018-04-12 | 2018-11-20 | 大连融科储能装备有限公司 | 高效液流电池系统换热装置 |
| CN210220379U (zh) * | 2019-03-05 | 2020-03-31 | 上海沈菱冷冻设备有限公司 | 一种多压缩机并联蒸发器的冷水机 |
| CN213066641U (zh) * | 2020-01-08 | 2021-04-27 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 蒸发器和制冷设备 |
-
2021
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101055130A (zh) * | 2007-05-19 | 2007-10-17 | 四川长虹电器股份有限公司 | 分体式小型制冷机 |
| CN101307973A (zh) * | 2008-07-09 | 2008-11-19 | 韩勋服 | 制冷设备多循环化霜方法及装置 |
| CN102104165A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-22 | 上海林洋储能科技有限公司 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
| CN102110830A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-29 | 上海林洋储能科技有限公司 | 一种液流电池用容积式换热设备 |
| CN208124687U (zh) * | 2018-04-12 | 2018-11-20 | 大连融科储能装备有限公司 | 高效液流电池系统换热装置 |
| CN210220379U (zh) * | 2019-03-05 | 2020-03-31 | 上海沈菱冷冻设备有限公司 | 一种多压缩机并联蒸发器的冷水机 |
| CN213066641U (zh) * | 2020-01-08 | 2021-04-27 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 蒸发器和制冷设备 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王启义: "《中国机械设计大典：第2卷，机械设计基础》", 31 January 2002, 江西科学技术出版社, pages: 1508 * |
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