CN115164455B - 具备防吸湿功能的载冷介质循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备防吸湿功能的载冷介质循环系统,该系统包括防吸湿储剂机构，所述机构包括储剂罐和浸入储剂罐内载冷介质中的换热盘管，并将该换热盘管的一端进气口与外界连通，另一端出气口连通至储剂罐的顶部。通过以上方式，实现了当外界湿空气进入到储剂罐中时务必要首先经过换热盘管的冷凝作用，确保了进入到罐体顶部的空气处于干燥的状态，进而有效避免了外界空气中的水分被载冷介质吸收而导致的载冷介质冰点升高，避免载冷介质在更高温度下变成固态而无法继续在更低温度下使用的风险，使得该温控循环系统能够保持大温度跨度范围内长期、稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种具备防吸湿功能的载冷介质循环系统。
背景技术
我国地处夏热冬冷地区，常年处于高湿环境，年平均相对湿度多为40％～80％之间，并且由于夏季为多雨季节，相对湿度普遍偏高，特别是东部地区相对湿度普遍更大，大雨前后相对湿度可达到90％以上。
制热/冷领域中普遍使用载热/冷剂作为中间介质，间接地实现与制冷系统中的一次制冷剂进行换热，载冷剂具备一定的载冷能力，携带冷量输送到需要用冷量的场所，实现被冷却对象降温的目的。同时，载冷剂也能够作为载热介质使用，通过与电加热器换热实现温度的升高，携带热量输送到需要用热量的场所，实现被加热对象升温的目的。而载冷剂目前主要采用以乙二醇溶液为代表的有机载冷剂和以氯化钠溶液为代表的无机载冷剂，但由于氯化钠水溶液具有较强的腐蚀性，因此对于常用的载冷剂普遍采用较多的是不同浓度的乙二醇水溶液，此类载冷剂在高低温温度控制领域的使用极其广泛。
但由于乙二醇等醇类有机物具有极强的吸水性，可与水以任意比例互溶，目前，以乙二醇为代表的醇类水溶液被作为载热/冷介质应用于温度控制循环系统时，该系统一般是按照开式或闭式两种形式进行设计。
开式系统是指将系统中的乙二醇等醇类有机物水溶液直接与大气环境接触的系统，但因不同浓度的醇类水溶液具有不同的冰点，长期暴露在空气环境下运行的温控系统中的醇类介质由于具有极强的吸水性，将不断从大气环境中吸收水分，致使溶液介质浓度的不断改变，直至溶液的冰点不再能满足低温下的使用需求，需要间隔一段时间对系统中的乙二醇水溶液进行成分的测定和浓度的重新调配。
闭式系统，如图1中所示，则一般采用高压的惰性气体如氮气等设计惰性气体密封系统，实现乙二醇水溶液与空气的完全隔绝，但此系统设计存在高压惰性气体消耗，且系统设计中的耐压增大，不仅需要配设稳压罐5，并且在设备选型时需要配置多个相应的阀门及管路系统。存在一定的安全隐患的同时系统设计较为复杂。
有鉴于此，本发明设计了带有换热盘管结构的储剂罐装置，无需配备高压的惰性气体密封系统及复杂的阀门、管路系统，即可实现系统在高低温切换运行状态下，杜绝乙二醇等醇类水溶液载冷介质吸收空气中水分的目的，使得载冷介质的成分不会发生改变，实现系统长期、稳定的运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效避免温控循环系统中的载冷介质直接与含湿量较高的湿空气接触的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，从而避免了载冷介质吸收湿空气中的水份造成的成分改变，有效实现了载冷介质物理性质保持不变，维持原有冰点温度，满足长期的高低温大温度跨度范围持久稳定运行。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，所述系统包括防吸湿储剂机构，所述防吸湿储剂机构包括：储剂罐以及浸入所述储剂罐内载冷介质中的换热盘管，所述换热盘管的一端进气口与外界连通，另一端出气口连通至所述储剂罐的顶部。
作为本发明的进一步改进，所述换热盘管设置于所述储剂罐内载冷介质的液位下方。
作为本发明的进一步改进，所述换热盘管包括但不限于呈螺旋结构设置。
作为本发明的进一步改进，所述系统还包括连通所述防吸湿储剂机构的降温机构，所述降温机构用于为所述储剂罐内的载冷介质降温。
作为本发明的进一步改进，所述系统还包括连通所述防吸湿储剂机构的升温机构，所述升温机构用于实现所述储剂罐内的载冷介质升温。
作为本发明的进一步改进，所述换热盘管与外界相连通的进气端设置有第一阀门。
作为本发明的进一步改进，所述换热盘管的下端进气口连通外界，上端出气口连通至所述储剂罐的顶部。
作为本发明的进一步改进，所述降温机构包括连通所述储剂罐的低温卤水机组以及与所述低温卤水机组相连通的冷却塔。
作为本发明的进一步改进，所述升温机构包括连通所述储剂罐的管道式加热器。
作为本发明的进一步改进，所述系统还包括与所述储剂罐相连通的末端设备，所述末端设备用于向用户端供应降温或升温后的载冷介质。
作为本发明的进一步改进，所述储剂罐的侧壁开设有适配所述换热盘管进气端的开口；所述储剂罐的顶部开设有适配所述换热盘管出气端的开口。
本发明的技术效果和优点：
本发明的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，通过设置防吸湿储剂机构，该机构包括储剂罐和浸入储剂罐内载冷介质中的换热盘管，并将该换热盘管的一端进气口与外界连通，另一端出气口连通至储剂罐的顶部。从而实现了当外界湿空气进入到储剂罐中时务必要首先经过换热盘管的冷凝作用，确保了进入到罐体顶部的空气处于干燥的状态，进而有效避免了外界空气中的水分被载冷介质吸收而导致的冰点升高，使得该系统能够保持长期、稳定的运行。
本发明的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，通过设置防吸湿储剂机构替代了以往安装繁复的惰性气体密封系统，大大减小了原温控系统的复杂程度，降低了系统的制造成本并减免了大量的运行调试工作。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为传统闭式的载冷介质循环系统的整体结构示意图；
图2为本发明的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统的整体结构示意图；附图标记
1、冷却塔；2、低温卤水机组；3、卤水机组蒸发泵；4、储剂罐；5、稳压罐；6、主回路载冷剂泵；7、管道式加热器；8、末端设备；9、第二阀门；10、第三阀门；11、第四阀门；12、第五阀门；13、第一阀门；15、换热盘管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术的不足，本发明公开了一种具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，请参阅图2所示，该系统包括防吸湿储剂机构，所述防吸湿储剂机构包括：储剂罐4以及设置于储剂罐4内的换热盘管15，所述换热盘管15浸入储剂罐4内的载冷介质中，所述换热盘管15的一端进气口与外界连通，另一端出气口连通至储剂罐4的顶部。如此设置，将储剂罐4的顶部通过一根设置于储剂罐4内的换热盘管15实现与外界的连通，当储剂罐4内的载冷介质温度足够低时(通常用户需求的降温后的载冷介质的温度足以满足使用条件)，低于环境温度，因换热盘管15浸入在储剂罐4内的载冷介质中，而外界湿空气想要进入到储剂罐4中务必要经过换热盘管15，从而使空气中的水分能够在流经换热盘管15的过程中因温差冷凝析出，确保了进入到罐体顶部的空气处于干燥的状态，有效避免了空气中的水分被载冷介质吸收。
优选的，换热盘管15设置于储剂罐4内载冷介质的液位下方。即，将换热盘管15完全浸没在液态载冷介质的内部。如此便更能确保整个换热盘管15均能充分作用于上述冷凝过程，进一步保证了该装置的除湿效果。
具体的，换热盘管15包括但不限于呈螺旋结构设置。在本实施例中提供了一种将换热盘管15设置成由下至上盘旋上升的螺旋结构的设置方式，这样设置的目的是为了能够增大换热盘管15与载冷介质的接触面积，使外界湿空气尽可能在管内充分冷凝，进一步提升冷凝效果。但本领域技术人员不难想到，换热盘管15还可以设置成由左至右的螺旋结构，或以蛇形结构、蚊香盘结构、往返折叠结构等方式设置，均能达到类似的作用效果。
具体的，储剂罐4的侧壁开设有适配换热盘管15进气端的开口，以确保所述开口的大小仅限于所述换热盘管15的进气端伸出罐体外部。储剂罐4的顶部开设有适配换热盘管15出气端的开口，以确保所述开口的大小也仅限于连通换热盘管15的出气端。从而使换热盘管15成为实现储剂罐4与外界连通的唯一渠道。
具体的，换热盘管15与外界相连通的进气端设置有第一阀门13。所述第一阀门13可用于将换热盘管15中的冷凝水及时排出，同时在系统整体不工作时，也可以直接将阀门关死，隔绝与外界的联系，避免换热盘管15以及储剂罐4中的液体受到污染。
具体的，在本实施例中，优选将换热盘管15的下端进气口连通外界，上端出气口连通至储剂罐4的顶部。这样设置减少了管路整体的设置长度，降低了设计成本，提升了设计整体的美观度。当然本领域技术人员容易想到，将该换热盘管15的上端进气口连通外界，下端出气口连通至储剂罐4的顶部。在实际使用过程中并不会影响上述防吸湿功能的良好实现。
进一步的，该系统还包括连通防吸湿储剂机构的降温机构，所述降温机构用于为储剂罐4内的载冷介质降温。具体的，降温机构包括连通储剂罐4的低温卤水机组2以及与低温卤水机组2相连通的冷却塔1。如此设置，系统中的冷却塔1为低温卤水机组2的冷凝器提供所需的冷却水；低温卤水机组2可以实现对储剂罐4内载冷介质的降温并实现低温温度段载冷介质的准备工作，与此同时，在系统的降温功能运行期间，载冷液体介质由于温度下降、体积缩小，储剂罐4内的压强降低，会使得外部的湿空气自动进入到储剂罐4的上部空间，此时，由于已经在储剂罐4内预先设置了换热盘管15，从而确保了进入到储剂罐4内的空气都是经过冷凝处理后的干燥空气，有效避免了因载冷介质吸湿，造成的系统难以长久稳定运行。
进一步的，该系统还包括连通防吸湿储剂机构的升温机构，所述升温机构用于实现储剂罐4内的载冷介质升温。具体的，升温机构包括连通储剂罐4的管道式加热器7。该管道式加热器7可用于加热系统中的载冷介质，实现较高温度段载冷介质的准备工作。与此同时，在系统的升温功能运行期间，载冷液体介质由于温度升高、体积增大，储剂罐4内的压强增大，从而只会使得罐体上方的固有气体通过换热盘管15自动输送至外界，并不会在储剂罐4内自动引入外部的湿空气。因此，在该种运行模式下，该系统本身就处于干燥的氛围中，同样能避免外界空气中的水分被载冷剂吸收。
具体的，降温机构内还设置有卤水机组蒸发泵3用于输送相应回路的载冷介质；升温机构内也设置有主回路载冷剂泵6用于输送相应回路的载冷介质。
此外，系统还包括与储剂罐4相连通的末端设备8，所述末端设备8的设置是用于向用户端供应降温或升温后的载冷介质。
下面对本发明中的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统的使用方法进行具体说明：
工作模式1：当末端设备8需要用到较低温度(低于环境温度)的载冷介质时，首先打开冷却塔1、低温卤水机组2、卤水机组蒸发泵3、第一阀门13、第二阀门9、第三阀门10以及第四阀门11，储剂罐4中的载冷介质被低温卤水机组2处理至较低温度后，系统储剂罐4中的载冷液体由于温度下降会使得空气进入储剂罐4上部空间，而进入系统中的空气经由换热盘管15，空气中的水分被储剂罐4中的载冷介质冷却后冷凝析出，由第一阀门13排出系统，而进入到储剂罐4中的空气则为干空气，避免了空气中水分被载冷介质吸收。
工作模式2：当末端设备需要用到较高温度(高于环境温度)的载热介质时，首先打开主回路载冷剂泵6、管道式加热器7，第一、第四以及第五阀门12，关闭冷却塔1、低温卤水机组2、卤水机组蒸发泵3及第三和四阀门。系统中的载冷介质由于被加热，体积增加，将会使得储剂罐4上部空间中的气体被挤压排至系统外部，此时不会有外界湿空气进入到系统中，同样避免了空气中的水分被载冷剂吸收。
综上所述，本发明的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，通过设置防吸湿储剂机构，该机构包括储剂罐和浸入储剂罐内载冷介质中的换热盘管，并将该换热盘管的一端进气口与外界连通，另一端出气口连通至储剂罐的顶部。从而实现了当外界湿空气进入到储剂罐中时务必要首先经过换热盘管的冷凝作用，确保了进入到罐体顶部的空气处于干燥的状态，进而有效避免了外界空气中的水分被载冷介质吸收而导致的冰点升高，使得该系统能够保持长期、稳定的运行。此外，设置该防吸湿储剂机构替代了以往安装繁复的惰性气体密封系统，大大减小了原温控系统的复杂程度，降低了系统的制造成本并减免了大量的运行调试工作。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，所述系统包括防吸湿储剂机构，所述防吸湿储剂机构包括：储剂罐（4）以及浸入所述储剂罐（4）内载冷介质中的换热盘管（15），所述换热盘管（15）的下端进气口连通外界，上端出气口连通至所述储剂罐（4）的顶部。
2.根据权利要求1所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，
所述换热盘管（15）设置于所述储剂罐（4）内载冷介质的液位下方。
3.根据权利要求1或2所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，
所述换热盘管（15）包括但不限于呈螺旋结构设置。
4.根据权利要求1或2所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，
所述系统还包括连通所述防吸湿储剂机构的降温机构，所述降温机构用于为所述储剂罐（4）内的载冷介质降温。
5.根据权利要求4所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，
所述系统还包括连通所述防吸湿储剂机构的升温机构，所述升温机构用于实现所述储剂罐（4）内的载冷介质升温。
6.根据权利要求1或2所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，
所述换热盘管（15）与外界相连通的进气端设置有第一阀门（13）。
7.根据权利要求4所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，
所述降温机构包括连通所述储剂罐（4）的低温卤水机组（2）以及与所述低温卤水机组（2）相连通的冷却塔（1）。
8.根据权利要求5所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，
所述升温机构包括连通所述储剂罐（4）的管道式加热器（7）。
9.根据权利要求5所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，
所述系统还包括与所述储剂罐（4）相连通的末端设备（8），所述末端设备（8）用于向用户端供应降温或升温后的载冷介质。
10.根据权利要求1或2所述的具备防吸湿功能的载冷介质循环系统，其中，所述储剂罐（4）的侧壁和顶部分别开设有适配所述换热盘管（15）进气端和出气端的开口。
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