CN202041038U

CN202041038U - 一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置

Info

Publication number: CN202041038U
Application number: CN2011200243113U
Authority: CN
Inventors: 厉彦忠; 谭宏博; 林晨; 牟珊珊; 王亮
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2021-01-25

Abstract

本实用新型公开了一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置。它包括双向翅片的内管和带外直肋的外壳管、上下端板，其特征在于，双向翅片内管内侧有波纹内翅片，内管外侧有多根轴向平直翅片；外壳管外侧有数根轴向平直翅片与冷量利用系统的载冷流体换热；内管外侧的轴向平直翅片与外壳管内壁进行钎焊连接；内管与外壳管之间形成的多通道夹层腔体内充有低温固液相变材料。本实用新型提供了采用低温固液相变材料的相变潜热贮存和调节低温液化气体汽化复温过程释放的低温冷量的蓄冷换热装置，该装置不仅具有贮存调节低温冷量的功能，同时可保证冷量利用系统供冷量的持续性和稳定性，是低温液化气体冷量回收利用技术的关键装置。

Description

一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置

技术领域：

本实用新型涉及有蓄冷功能的换热技术，尤其涉及一种有三种换热介质的贮存低温液化气体冷量的相变耦合蓄冷换热技术。

背景技术：

随着我国社会经济的快速发展、国防科技和民用工业技术的不断进步，低温液化气体的生产和应用在国民经济发展中发挥越来越重要的作用。近年来液化天然气相关产业链的迅猛发展对调整国家能源结构、保障我国能源安全具有重要意义；液氢、液氧、液氮等低温液化气体在国防工业和航天技术领域中应用越来越广泛。

低温液化气体的生产过程都需要消耗大量的高品质能源驱动低温液化循环，最终获得低温液态产品，因而这些低温液态产品所具有低温能量具有极高的能量品质。另一方面，这些低温液态气体在作为燃料使用的过程中(如液化天然气、液氢、液氧)，都需要首先汽化成气态，再复温到接近环境温度水平使用，大量宝贵的低温冷量被直接释放到环境空间，造成了极大能源浪费。

近年来，我国低温工程领域的研究人员对低温液化气体(特别是液化天然气)的冷量回收利用技术研究已经展开了大量的科研探索和工程实践，众多低温气体冷量回收技术方案获得国家实用新型专利授权，然而对于低温液化气体冷量回收过程中的能量匹配与平衡调节技术专利尚未见公开。据本实用新型人多年的研究发现，低温液化气体冷量回收过程中，液化气体汽化量的连续性、汽化系统的可靠性、冷量利用装置供冷量的稳定性是直接关系低温冷量回收性能的关键因素。然而，低温液化气体的气化系统和冷量利用装置之间常常会由于液化气体气化量的波动，引起低温冷量供应量和需求量之间的矛盾。本实用新型专利提出的一种高效有三种介质的贮存低温液化气体冷量的相变耦合蓄冷换热技术即是针对低温液化气体冷量回收过程中的低温冷量贮存与调节技术。通过本技术可平衡低温冷量供需关系、保证低温液化气体气化系统的可靠性和冷量利用系统供冷的稳定性。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于，提供一种低温液化气体冷量回收利用过程中的冷量贮存调节与释放技术，它能够在低温液化气体气化复温过程中向冷量利用系统释放所需冷量，并能利用蓄冷介质的固液相变贮存过剩的低温冷量，以备低温液化气体气化量较小、冷量供应不足时向冷量利用装置持续提供稳定的冷量。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案予以实现：

所述蓄冷换热装置包括双向翅片的内管、带外直肋的外壳管、上端板和下端板；所述双向翅片的内管沿轴向穿过带外直肋的外壳管，并通过上端板和下端板固定密封，使内管和外壳管之间形成多通道夹层腔体；

所述蓄冷换热装置的双向翅片内管内侧有波纹内翅片，内管外侧有多根轴向平直翅片；

所述蓄冷换热装置具有多通道夹层腔体，夹层腔体内充有低温固液相变材料。

所述蓄冷换热装置的外壳管外侧具有数根轴向平直翅片与冷量利用系统的载冷流体进行换热。

所述蓄冷换热装置的内管外侧的轴向平直翅片与外壳管内壁进行钎焊连接。

所述蓄冷换热装置的内管为双向翅片管，内管上端焊接有第二上端板；增加内管内侧波纹翅片，从而增大与低温液化气体的换热面积。

所述蓄冷换热装置的内管外侧带有六根竖直轴向翅片，所述竖直轴向翅片与外壳管的内壁采用钎焊连接。

所述蓄冷换热装置的外管外侧带有八根竖直轴向翅片，外壳管下端焊接有第一下端板。

本实用新型的进一步改进方案如下：

(1)所述蓄冷换热装置的内管为双向翅片管，内管上端焊接有第二下端板；增加内管内侧波纹翅片，从而增大与低温液化气体的换热面积。

(2)所述蓄冷换热装置的内管外侧带有六根竖直轴向翅片，所述竖直轴向翅片与外壳管的内壁采用钎焊连接。

(3)所述蓄冷换热装置的外管外侧带有八根竖直轴向翅片，外壳管下端焊接有第一下端板。

本实用新型的有益效果：本实用新型的蓄冷换热装置能够实现低温液化气体气化复温过程，并同时具备向冷量利用系统释放冷量和以低温固液相变材料的相变潜热形式贮存部分冷量的两种功能，而传统的蓄冷装置的蓄冷与释冷环节都是分别在不同的时间进行。另外，本实用新型的蓄冷换热装置在低温液化气体侧增加了波纹翅片，从而增加了低温汽化侧换热面积，强化了低温液体侧换热；在低温固液相变材料所在的夹层中增加了竖直轴向肋片，减小了内管与外壳管之间的传热热阻，也增加了相变材料的有效导热系数，可有效提高该蓄冷换热单元的蓄冷和释冷速率；外壳管外侧的竖直轴向翅片可增加冷量利用系统的载冷流体侧的换热面积，强化了该侧换热。总之，本实用新型的三介质有相变耦合蓄冷换热装置强化了低温液体-低温固液相变材料-载冷流体三个耦合换热环节的换热性能，是一种高效的、可同时实现蓄冷和换热的新型换热装置。

附图说明：

图1是本实用新型贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置的主视图；

图2是本实用新型贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置的轴向剖视图；

图3是本实用新型贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置的径向剖视图；

图4是本实用新型贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置的工作原理图。

图中：1为外壳管；2为上端板；3为排气孔；4为内管；5为注液口；6为下端板；7为排液口；8为锥形橡胶塞。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参照图1、图2、图3，本实用新型公开了一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置，它包括：外壳管1、第一上端板21、第二上端板22、排气孔3、内管4、注液口5、第一下端板61、第二下端板62、排液口7、锥形橡胶塞8等。外壳管为外壁带8根轴向平直翅片的金属换热管；内管为内侧有波纹内翅片、外侧有6根轴向平直翅片的金属换热管。

上述部件的连接方式是：外壳管1下端与第一下端板61焊接，所述第一下端板61上留有排液口7；内管4上端与第二上端板22焊接；将内管4外直肋片与外壳管1内壁进行钎焊连接，形成一个夹层腔体；锥形橡胶塞8从内管4下端插入，嵌入第一下端板61的锥形孔中，再将第二下端板62穿过内管4压紧锥形橡胶塞8后用螺栓与第一下端板61紧固连接；最后将第一上端盖21穿过内管4上端压紧橡胶O型密封圈9，并与焊接在内管4上端的第二上端盖22通过螺栓紧固连接，所述第一上端盖21上开有排气孔3和注液口5。

本实用新型的使用步骤为：将排液口7接连一只截止阀，并将阀门关闭，之后打开排气孔3的旋塞，从注液口5注入低温固液相变材料，待相变材料注入到一定液位后，预留一定相变体积膨胀空间，旋上排气孔3的旋塞、将注液口5连接一只截止阀，并使之关闭。如图4所示，根据实际换热量的大小，将一台或几台本实用新型的蓄冷换热装置并联或者串联连接后，安装至低温液化气体气化系统和冷量利用系统，使低温液化气体流过本实用新型的蓄冷换热装置内管4内侧进行汽化和复温，一部分冷量经过内管4外壁及外直肋片传递给外壳管1，再通过外壳管1的外壁及外直肋片传递给冷量利用系统的载冷流体，保证冷量利用系统的供冷量；另一部分冷量经内管4的外壁和外直肋直接传递给夹层腔体内的低温固液相变材料，使之发生固液相变，以相变潜热的形式贮存冷量。待低温液化气体流量降低使气化量变小，甚至气化量为零时，贮存在低温固液相变材料腔的冷量再通过内管4的外直肋传递给外壳管1，继续为冷量利用系统的载冷流体释放冷量，保证冷量利用系统供冷量的持续性和稳定性。

本实用新型的贮存低温液化气体冷量的三介质有相变耦合蓄冷换热装置通过在低温液化气体侧、低温相变材料侧和冷量利用系统的载冷剂侧采取了相应的强化换热措施，使该换热装置结构更为紧凑，且具有较高的低温液化气体的汽化复温能力；低温固液相变材料腔内的轴向直肋片既可实现低温液体直接向载冷流体传递冷量，且有效提高了相变材料区域的换热性能，从而提高了相变材料腔内蓄冷和释冷的速率。本实用新型可成功地解决由于低温液化气体流量的波动而引起冷量利用系统供冷量不稳定的问题，是低温液化气体冷量回收利用技术中的关键技术实用新型。

本实用新型的贮存低温液化气体冷量的三介质有相变耦合蓄冷换热装置在低温液化气体、低温固液相变材料、冷量利用系统载冷流体侧的强化措施还有多种，例如，内管内侧采用螺纹肋片、轴向竖直肋片等；低温固液相变材料腔内可采用环状肋片、针状肋片等；载冷流体侧采用环状肋片、绕片等强化措施等，因此，在本实用新型基本构思下的蓄冷换热装置形状及尺寸的改进都应属于本实用新型的保护范围。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims

1.一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置，其特征在于：所述蓄冷换热装置的外壳管外侧具有数根轴向平直翅片与冷量利用系统的载冷流体进行换热。

3.根据权利要求1所述的一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置，其特征在于：所述蓄冷换热装置的内管外侧的轴向平直翅片与外壳管内壁进行钎焊连接。

4.根据权利要求1所述的一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置，其特征在于：所述蓄冷换热装置的内管为双向翅片管，内管上端焊接有第二上端板；增加内管内侧波纹翅片，从而增大与低温液化气体的换热面积。

5.根据权利要求1所述的一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置，其特征在于：所述蓄冷换热装置的内管外侧带有六根竖直轴向翅片，所述竖直轴向翅片与外壳管的内壁采用钎焊连接。

6.根据权利要求1所述的一种贮存低温液化气体冷量的蓄冷换热装置，其特征在于：所述蓄冷换热装置的外管外侧带有八根竖直轴向翅片，外壳管下端焊接有第一下端板。