CN201289171Y - 一种热管式同时蓄冷蓄热装置 - Google Patents

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Abstract

一种热管式同时蓄冷蓄热装置，属蓄冷蓄热工程领域。由蓄冷池、蓄热池、制冷剂蒸发器箱体、制冷剂冷凝器箱体、热管、蛇形翅片管、压缩机、制冷剂泵、节流阀和制冷剂管道组成。热管穿过箱体与蓄冷池和蓄热池之间的隔板布置在蓄冷池、蓄热池和箱体内，并与隔板间密封；在蓄冷池和蓄热池内分别与热管间隔布置有蛇形翅片管；在蓄冷池和蓄热池侧边各布置有冷媒和热媒介质进出口母管；在箱体两侧布置有制冷剂进出口接管；在箱体内热管外表面布置有纵向翅片，在蓄冷池和蓄热池内热管外表面布置有径向翅片；热管采用两相闭式热虹吸管或重力热管。和现有技术相比，本实用新型具有换热效率高、结构紧凑，运行可靠性好、结构简单、并能同时蓄冷和蓄热的特点。

Description

一种热管式同时蓄冷蓄热装置
技术领域：
本实用新型的名称是一种热管式同时蓄冷蓄热装置，属蓄冷蓄热工程领域。
背景技术：
随着国民经济的发展、城市规模的扩大和用电结构的改变，高峰负荷呈快速增长的趋势，大多数城市电网面临着高峰电力不足、低谷电力过剩的局面，各大电网的峰谷差均已超过最大负荷的30％，个别甚至达到50％。逐年增加的峰谷差给电网的调峰运行带来了相当大的困难，因此，如何通过调整用户侧的负荷来实现“移峰填谷”、均衡负荷已成为一个亟待解决的问题。为此，各省市已陆续制定了峰谷分时电价政策，鼓励用户开发低谷电力、最大程度地利用现有电力设备，实现“移峰填谷”，缓解电网高峰缺电的矛盾。其中，蓄能技术是实现电力“移峰填谷”方案的一项重要技术措施。
从国内外文献和专利授权情况来看，目前工程上的蓄能技术有蓄冷和蓄热技术；而目前的蓄冷和蓄热技术采用最多的是静态蓄冷蓄热，其换热面为各式盘管式、板式或各式密封件，动态方式较少。在静态蓄冷和蓄热中，由于采用的是管式或板式表面，因此，单位体积内的蓄能面积较小，蓄能率会随着蓄能过程的进行逐渐减小；而更为重要的是，目前的蓄能技术大多把蓄冷和蓄热过程分开，即只能独立地进行蓄冷和蓄热，贮存的能量不能同时满足存在冷用户和热用户的需要。本实用新型提出利用热管结构来达到同时蓄冷蓄热的目的，可有效解决传统的盘管式结构、板式结构和封装式结构蓄能器存在的传热性能差、蓄能器体积大、结构不紧凑、蓄、放能速率低和不能同时蓄冷蓄热等问题。
实用新型内容：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种高效紧凑式同时蓄冷蓄热装置。在夜间用电低谷期储存电动制冷制热产生的冷量和热量，在白天用电高峰期将冷量和热量释放出来，满足生产或生活的需要，因此，不仅可以最大程度地利用现有电力设备，实现“移峰填谷”，缓解电网高峰缺电的矛盾，而且可以有效提高蓄冷蓄热效率，达到同时蓄冷蓄热的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：
主要由蓄冷池9、蓄热池21、位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1、位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16、设置于蓄冷池、蓄热池和箱体中的热管3和15、设置于箱体内的蛇形翅片管6和22、压缩机10、制冷剂泵12、节流阀25、高、低压液态制冷剂管道26、27和高、低压气态制冷剂管道29、28组成的一种热管式同时蓄冷蓄热装置，其特征在于：在位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1与蓄冷池之间安装蓄冷池隔板11；在位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16和蓄热池之间安装蓄热池隔板23；热管3和15，穿过箱体与蓄冷池和蓄热池之间的隔板11和23布置在蓄冷池、蓄热池和箱体内，并将热管与隔板间隙密封；在蓄冷池9和蓄热池21内布置有用于释冷和释热的蛇形翅片管6和22，且蛇形翅片管分别与蓄冷池9和蓄热池21内的热管间隔布置；在蓄冷池和蓄热池侧边各布置有冷媒介质进出口母管5和7以及热媒介质进出口母管18和19，通过各自母管把冷媒介质和热媒介质分别均匀分配到蓄冷池中的每组蛇形翅片管6和蓄热池中的每组蛇形翅片管22中；在蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1两侧布置有制冷剂进出口接管4和24；在蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16两侧布置有制冷剂进出口接管17和13。
本实用新型在蓄冷池9中热管3的蒸发段外表面和在蓄热池21中热管15的冷凝段外表面分别布置有径向翅片8和20；在位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1中热管3的冷凝段外表面和在位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16中热管15的蒸发段外表面分别布置有纵向翅片2和14。
本实用新型的蓄冷池、蓄热池和箱体中的热管3和15可以采用两相闭式热虹吸管或重力式热管。
本实用新型在蓄冷池9和蓄热池21内分别与热管3和15间隔布置有用于释冷和释热的蛇形翅片管6和22，一方面用于高效释冷和释热；另一方面以防止蓄冷介质和冷媒介质，蓄热介质和热媒介质的相互掺混污染，从而维持蓄冷介质凝固点和蓄热介质熔点的稳定。
本实用新型与现有技术相比具有以下特点：(1)换热效率高：采用高效热管，同时在热管的蒸发段和冷凝段均加装翅片，不仅可有效地扩展蓄冷和蓄热面积，减小由于蓄冷和蓄热时所带来的附加热阻；而且增加了制冷剂的蒸发和冷凝面积，使整个蓄冷和蓄热装置更加紧凑高效；同时利用热管的等温性能，使热管表面的蓄冷蓄热速度均匀。(2)通过压缩机、制冷剂泵、节流阀和制冷剂管道的连接以及热管的蒸发和冷凝作用，能实现同时蓄冷和蓄热的功能，同时满足不同冷用户和热用户的需要，解决了传统的蓄能装置蓄冷蓄热不能同时进行的问题。(3)装置的运行可靠性好：可根据不同的蓄冷和蓄热负荷来设置不同的热管根数；即使一根或若干根热管失效、损坏，不影响整个蓄冷蓄热装置的运行，只是换热效率相应减小。(4)在蓄冷池和蓄热池中设置高效的蛇形翅片管，一方面用于蓄冷池和蓄热池释冷和释热时的高效换热，另一方面把蓄冷介质和冷媒介质，蓄热介质和热媒介质分开，避免相互掺混污染，保证了蓄冷介质凝固点和蓄热介质熔点的稳定。(5)整个装置结构简单、效果好。
附图说明：
附图为本实用新型实施装置示意图。
其中：1-位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体；2-蓄冷池热管冷凝段纵向翅片；3-蓄冷池热管；4-蓄冷池上部箱体制冷剂进口接管；5-蓄冷池冷媒介质进口母管；6-蓄冷池中蛇形翅片管；7-蓄冷池冷媒介质出口母管；8-蓄冷池热管蒸发段径向翅片；9-蓄冷池；10-压缩机；11-蓄冷池隔板；12-制冷剂泵；13-蓄热池下部箱体制冷剂出口接管；14-蓄热池热管蒸发段纵向翅片；15-蓄热池热管；16-位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体；17-蓄热池下部箱体制冷剂进口接管；18-蓄热池热媒介质进口母管；19-蓄热池热媒介质出口母管；20-蓄热池热管冷凝段径向翅片；21-蓄热池；22-蓄热池中蛇形翅片管；23-蓄热池隔板；24-蓄冷池上部箱体制冷剂出口接管；25-节流阀；26-高压液态制冷剂管道；27-低压液态制冷剂管道；28-低压气态制冷剂管道；29-高压气态制冷剂管道
具体实施方式：
以下结合附图对本实用新型具体实施进行详细说明。
本实用新型主要由蓄冷池9、蓄热池21、位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1、位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16、设置于蓄冷池、蓄热池和箱体中的热管3和15、设置于箱体内的蛇形翅片管6和22、压缩机10、制冷剂泵12、节流阀25、高、低压液态制冷剂管道26、27和高、低压气态制冷剂管道29、28组成。在位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1与蓄冷池之间安装蓄冷池隔板11；在位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16和蓄热池之间安装蓄热池隔板23；热管3和15，穿过箱体与蓄冷池9和蓄热池21之间的隔板11和23布置在蓄冷池9、蓄热池21和箱体内，并将热管与隔板间隙密封；在蓄冷池9和蓄热池21内分别与热管间隔布置有用于释冷和释热的蛇形翅片管6和22；在蓄冷池和蓄热池侧边各布置有冷媒介质进出口母管5和7以及热媒介质进出口母管18和19，通过各自母管把冷媒介质和热媒介质分别均匀分配到蓄冷池中的每组蛇形翅片管6和蓄热池中的每组蛇形翅片管22中；在蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1两侧布置有制冷剂进出口接管4和24；在蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16两侧布置有制冷剂进出口接管17和13。
本实用新型的工作过程如下：
当一定压力下的液态制冷剂由蓄冷池上部箱体制冷剂进口接管4进入位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1时，制冷剂冲刷蓄冷池热管3的冷凝段进行热交换，通过蓄冷池热管3的冷凝段将蓄冷池9中的热量带出，制冷剂吸收热量变成蒸气，而蓄冷池9中蓄冷介质的温度逐渐降低，并开始凝固，直至整个蓄冷池中的蓄冷介质全部凝固达到所需的温度为止，通过蓄冷介质的液固相变以凝固热的形式将该装置提供的冷量储存，这时蓄冷过程完成。气态的制冷剂经蓄冷池上部箱体制冷剂出口接管24流出后通过低压气态制冷剂管道28进入压缩机进行压缩，压缩到需要的压力后，制冷剂蒸气通过高压气态制冷剂管道29由蓄热池下部箱体制冷剂进口接管17进入位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16，在蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体16中，制冷剂加热蓄热池热管15的蒸发段，而制冷剂本身因放出热量冷凝变成液态，经蓄热池下部箱体制冷剂出口接管13流出；同时蓄热池热管15把制冷剂的冷凝热由蒸发段传给蓄热池21中的热管15的冷凝段而加热蓄热池21中的蓄热材料，蓄热池21中蓄热介质的温度逐渐升高，并开始熔化，直至整个蓄热池21中的蓄热介质全部熔化达到所需的温度为止，通过蓄热介质的固液相变以熔化热的形式将该装置提供的热量储藏，这时蓄热过程完成。液态的制冷剂经蓄热池下部箱体制冷剂出口接管13流出后，为克服流动过程中的阻力，通过制冷剂泵12和高压液态制冷剂管道26将液态制冷剂送到节流阀25，通过节流阀25的节流作用，把液态制冷剂的压力降低到蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1所需的压力，然后通过低压液态制冷剂管道27进入蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体1，这样就完成了一次蓄冷和蓄热过程的循环。
蓄冷池9和蓄热池21所储存的冷量和热量分别由冷媒介质和热媒介质在该装置的释冷和释热阶段带出。其中，在释冷时，由冷用户送来的冷媒介质首先进入蓄冷池冷媒介质进口母管5，然后均匀分配进入到布置在蓄冷池中的每组蛇形翅片管6中，通过蛇形翅片管6的传热，蓄冷介质吸收冷媒介质热量，即冷媒介质在得到蓄冷介质的冷量，温度降到符合冷用户的要求后汇入蓄冷池冷媒介质出口母管7，然后流出送到相应的冷用户。在释热时，由热用户送来的热媒介质首先进入蓄热池热媒介质进口母管18，然后均匀分配进入到布置在蓄热池中的每组蛇形翅片管22中，通过蛇形翅片管22的传热，蓄热介质把热量传给热媒介质，而热媒介质在得到蓄热介质的热量后汇入蓄热池热媒介质出口母管19，然后流出送到相应的热用户。

Claims (4)

1、一种热管式同时蓄冷蓄热装置，主要由蓄冷池(9)、蓄热池(21)、位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体(1)、位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体(16)、设置于蓄冷池、蓄热池和箱体中的热管(3)和(15)、设置于箱体内的蛇形翅片管(6)和(22)、压缩机(10)、制冷剂泵(12)、节流阀(25)、高、低压液态制冷剂管道(26)、(27)和高、低压气态制冷剂管道(29)、(28)组成，其特征在于：在位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体(1)与蓄冷池之间安装蓄冷池隔板(11)；在位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体(16)和蓄热池之间安装蓄热池隔板(23)；热管(3)和(15)，穿过箱体与蓄冷池和蓄热池之间的隔板(11)和(23)布置在蓄冷池、蓄热池和箱体内，并将热管与隔板间隙密封；在蓄冷池(9)和蓄热池(21)内布置有用于释冷和释热的蛇形翅片管(6)和(22)，且蛇形翅片管分别与蓄冷池(9)和蓄热池(21)内的热管间隔布置；在蓄冷池和蓄热池侧边各布置有冷媒介质进出口母管(5)和(7)以及热媒介质进出口母管(18)和(19)，通过各自母管把冷媒介质和热媒介质分别均匀分配到蓄冷池中的每组蛇形翅片管(6)和蓄热池中的每组蛇形翅片管(22)中；在蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体(1)两侧布置有制冷剂进出口接管(4)和(24)；在蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体(16)两侧布置有制冷剂进出口接管(17)和(13)。
2、根据权利要求1所述的一种热管式同时蓄冷蓄热装置，其特征在于：在蓄冷池(9)中热管(3)的蒸发段外表面布置有径向翅片(8)，在蓄热池(21)中热管(15)的冷凝段外表面布置有径向翅片(20)；在位于蓄冷池上部的制冷剂蒸发器箱体(1)中热管(3)的冷凝段外表面布置纵向翅片(2)，在位于蓄热池下部的制冷剂冷凝器箱体(16)中热管(15)的蒸发段外表面布置有纵向翅片(14)。
3、根据权利要求1或2所述的一种热管式同时蓄冷蓄热装置，其特征在于：蓄冷池和蓄热池中热管(3)和热管(15)可以采用两相闭式热虹吸管或重力式热管。
4、根据权利要求1或2所述的一种热管式同时蓄冷蓄热装置，其特征在于：在蓄冷池(9)和蓄热池(21)内分别与热管(3)和(15)间隔布置有用于释冷和释热的蛇形翅片管(6)和(22)。
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