CN209623188U - 一种冷库制冷系统用蓄冷水池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷库制冷系统用蓄冷水池，所述蓄冷水池壁由碳钢板层、钢框架层、聚氨酯发泡层和聚氨酯夹芯板层构成，所述蓄冷水池上部一侧设置有载冷剂输入口，在载冷剂输入口相对侧的侧壁的下部设置有载冷剂输出口；所述蓄冷水池的内部设置有多个隔板，所述隔板一侧边与蓄冷水池侧壁连接，另一侧边与蓄冷水池的另一侧壁之间留有间隙，且相邻隔板形成的所述间隙不在同一侧。

Description

一种冷库制冷系统用蓄冷水池

技术领域

本申请要求申请号为201820847646.7的中国实用新型专利申请作为优先权。本实用新型涉及低温制冷技术领域，尤其涉及一种冷库制冷系统用蓄冷水池。

背景技术

目前食品安全及冷链建设进入了高速发展期，冷库作为食品低温流通的中枢环节，对于整个冷链的各个环节都至关重要。对于大型冷库现有技术中主要使用液氨和氟利昂作为制冷剂进行制冷。

液氨制冷系统一般由制冷机组、氨油分离器、高压储液器、冷凝器、低压循环储液桶、集油器、氨泵和冷风机等组成，虽然液氨制冷效率较高，且运营成本较低，但这种系统管路复杂，操作管理难度大，对操作人员的专业水平要求很高，同时由于难于实现自动化，系统需要有操作人员24小时值班操作管理。并且存在直接蒸发系统中回油难、液氨容易泄漏的问题，一旦氨气出现泄漏极易出现爆炸事故。氟制冷系统在建设初期投入成本高，且同样作为直接蒸发系统，氟利昂中需要混合润滑油，当制冷系统室外机连接铜管的垂直高度或总长度增加时，会造成制冷系统严重的回油不畅，从而引起制冷效率的大幅降低，同时导致耗电量的大幅升高。并且，氟利昂制冷剂在出现泄漏时无明显特征，因此在补漏和填充制冷剂上会大幅提高运营成本。

现有技术中已有使用间接制冷的方式对上述液氨或氟利昂作为制冷剂进行直接膨胀制冷的替换。在使用间接制冷时为了提高蓄冷效果，根据冷库制冷量的需求通常会设计蓄冷水池，由此可见，本领域中目前急需一种能够适用于间接制冷系统的蓄冷水池。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题之一是提供一种适用于间接制冷系统的蓄冷水池，以提高冷库制冷的蓄冷能力。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种冷库制冷系统用蓄冷水池，所述蓄冷水池壁由碳钢板层、钢框架层、聚氨酯发泡层和聚氨酯夹芯板层构成，所述蓄冷水池上部一侧设置有载冷剂输入口，在载冷剂输入口相对侧的侧壁的下部设置有载冷剂输出口；所述蓄冷水池的内部设置有多个隔板，所述隔板一侧边与蓄冷水池侧壁连接，另一侧边与蓄冷水池的另一侧壁之间留有间隙，且相邻隔板形成的所述间隙不在同一侧。

在一个实施例中，所述蓄冷水池上部还设置有排气口。

在一个实施例中，所述蓄冷水池的碳钢板层的厚度为0.5～1mm。

在一个实施例中，所述蓄冷水池的钢框架层的厚度为10～15mm。

在一个实施例中，所述蓄冷水池的聚氨酯发泡层的厚度为150～250mm。

在一个实施例中，所述蓄冷水池的聚氨酯夹芯板层的厚度为50～150mm。

在一个实施例中，所述蓄冷水池的隔板上设置有用于换热器管路穿过的通孔。

在一个实施例中，所述隔板上的通孔与换热器管路密封连接。

在一个实施例中，所述蓄冷水池的隔板的上下边缘与蓄冷水池的上下内壁连接。

<间接制冷系统>

图1是本实用新型的制冷系统结构示意图。本实用新型的冷库制冷系统包括第一制冷循环系统及第二制冷循环系统，所述第一制冷循环系统包括主制冷机组1、蒸发冷凝器2和主制冷机组换热器3，所述第二制冷循环系统包括蓄冷水池5、调节站6、冷冻泵7和冷库间换热器8。

<中冷液>

本实用新型的蓄冷水池中所使用的中冷液为甲酸钾-季戊四醇-可水分散多异氰酸酯-水系载冷剂，该中冷液的具体组分为质量比30％～45％的甲酸钾、15％～27％的季戊四醇、10％～18％的可水分散多异氰酸酯、0～3％的丙二醇、0～2％脱氢乙酸钠、0～2％山梨酸钾和15％～25％的蒸馏水构成。该中冷液的密度在1.04～1.36g/cm³，比热在0.56～0.746cal/g·℃，粘度在2.9～15.9mPa·s(cp)，导热率在0.21～0.47W/m.K，沸点大于150℃，冰点小于-60℃，无闪点。

<蓄冷水池容积设计>

蓄冷水池的总蓄冷量Q_S为，Q_S＝(V×η×ρ×Δt×C_p×ψ)/K_d，其中V为蓄冷水池全部载冷剂的体积；η为水池容积率，取0.98；ρ为需冷水密度，取1.1g/cm³；Δt为蓄冷水池进出水温差，取6℃；C_p为需冷水热容比，取2400KW/Kg·℃；ψ为蓄冷水池完善度，取0.97。

本实用新型中冷库的总蓄冷量应至少满足冷库间的冷量需求，则有：

Q_S＝Q₁+P×Q₂+Q₃+Q₄+Q₅

其中Q₁为围护结构传热量；Q₂为货物热量；Q₃为通风换气热量；Q4为电动机运转热量；Q₅操作热量。

则蓄冷水池内所需载冷剂的的容积为：V＝(Q₁+P×Q₂+Q₃+Q₄+Q₅)×K_d/(η×ρ×Δt×C_p×ψ)

而蓄冷水池的体积V_总＝V+V_换热器，即蓄冷水池的总体积等于所需载冷剂总体积与主制冷机组换热器体积之和。

<蓄冷水池的防结露设计>

对于我们蓄冷水池，按大自然竖直平板自然对流模型进行类似计算。则单位面积自然对流散失的热量：

q＝hΔt＝h(t_h-t_cw)

式中：h：自然对流换热系数；t_h：水池外的环境空气温度；t_cw：水池外壁的表面温度；其中自然对流换热系数：

式中：h：自然对流换热系数；N_u：努赛尔数；λ_k：空气的导热系数；L：当量高度，这里取水池的蓄水高度3.9米。其中努赛尔数：

N_u＝c(G_r·P_r)ⁿ (1)

式中：N_u：努赛尔数；G_r：格拉晓夫数；P_r：普兰德数；C、n由大量实验所得经验系数。其中格拉晓夫数为：

式中：g：重力加速度，这里取9.8m/s²；a_v：流体膨胀系数；Δt：水池外环境空气温度与水池外壁的温差；L：当量高度，这里取水池的蓄水高度3.6米；

v：空气的动力粘度。其中流体膨胀系数：

式中，t_m：边界层算数平均温度，即

水池的内壁向外壁传导的热量

q＝kΔt

式中：

q：单位面积水池的内壁向外壁的传导的热量

k：水池墙体的复合导热系数

Δt：水池的外壁与内壁的温差

其中：

水池墙体的复合导热系数

式中：k：水池墙体的复合导热系数；R_总：蓄冷水池维护结构总热阻；R_i：内表面换热阻，一般取0.11；R_e：外表面换热阻，一般取0.04；λ₁-λ_n：各层材料的导热系数；δ₁-δ_n：各层材料的导热厚度。

本实用新型的蓄冷水池采用碳钢板层、钢框架层、聚氨酯发泡层和聚氨酯夹芯板层结构，上述结构中聚氨酯材料层的整体厚度应大于60mm以满足防结露要求。

<蓄冷水池的保温层厚度设计>

本实用新型采用聚氨酯泡沫作为保温材料，蓄冷水池24h升温设计小于0.5℃，则对于厚度h的聚氨酯泡沫，其热流密度q为：q＝λ﹒Δt/h，其中λ为聚氨酯泡沫导热系数，Δt为蓄冷水池内壁与外壁之间的温度差。

蓄冷水池24h内的冷量损失为Q_损失＝q×S×24×10^-3，其中S为蓄冷水池总表面积当蓄冷温差为Δt'时，则有Q_损失﹒Δt'/Q_S≤0.1℃，即：

(λ×Δt×S×24×10^-3×Δt')/(Q_S×h)≤0.5℃；

h≥(λ×Δt×S×24×10^-3×Δt')/(Q_S×0.5℃)。

同时根据上述对蓄冷水池放结露最低厚度设计要求，则本实用新型的聚氨酯泡沫层的厚度h需满足：

h≥(λ×Δt×S×24×10^-3×Δt')/(Q_S×0.5℃)，且h≥60mm。

与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：

1.本实用新型蓄冷水池结构简单，蓄冷能力强，适用于大型低温冷库。

2.本实用新型的蓄冷水池通过内部设置隔板，可保证中冷液经过充分换热。

本实用新型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，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型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特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型蓄冷水池的多层结构示意图；

图2是根据本实用新型蓄冷水池立体结构示意图；

图3是根据本实用新型蓄冷水池水平剖面示意图；

图4是根据本实用新型蓄冷水池竖直剖面示意图；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本实用新型作进一步地详细说明。

图1是根据本实用新型一实施例的蓄冷水池壁多层结构示意图。下面结合图1对本实施例进行说明。

本实施例中蓄冷水池具有多层结构，其依次为碳钢板层1、钢框架层2、聚氨酯发泡层3和聚氨酯夹芯板层4。其中碳钢板层的厚度为0.5～1mm，钢框架层的厚度为10～15mm，聚氨酯发泡层的厚度为150～250mm，聚氨酯夹芯板层的厚度为50～150mm。

如图2所示为本实施例的蓄冷水池的立体结构示意图，在蓄冷水池上部的一侧设置有载冷剂输入口11，在蓄冷水池的相对侧的侧壁靠下位置设置有载冷剂输出口12。同时在蓄冷水池的上部设置有排气口13。本实施例的蓄冷水池中放置有换热器6，因此蓄冷水池外壁上设置有换热器管道通孔14。

如图3所示的本实施例的蓄冷水池的水平剖面图，本实施例蓄冷水池中所设置有隔板5，所述隔板5均为一侧与蓄冷水池内壁连接，另一侧与蓄冷水池内壁留有间隙以供载冷剂流过，且相邻的两隔板所留有的间隙不在同一侧，从而使得载冷剂在蓄冷水池内部流动时，不断沿着蓄冷水池的前后方向往复流动。

本实施例蓄冷水池的隔板上还设置有用于换热器管路穿过的通孔7，如图4所示，当蓄冷水池中所容纳的换热器为盘管式换热器时，所述隔板5上均匀设置有用于盘管换热器管路穿过的通孔7，且该通孔7与换热器管路之间是没有间隙的，以防止载冷剂通过换热器管路与隔板通孔之间的间隙流动。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施案例，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本实用新型所述的技术规范内，对本实用新型的修改或替换，都应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷库制冷系统用蓄冷水池，其特征在于，所述蓄冷水池壁由碳钢板层、钢框架层、聚氨酯发泡层和聚氨酯夹芯板层构成，所述蓄冷水池上部一侧设置有载冷剂输入口，在载冷剂输入口相对侧的侧壁的下部设置有载冷剂输出口；所述蓄冷水池的内部设置有多个隔板，所述隔板一侧边与蓄冷水池侧壁连接，另一侧边与蓄冷水池的另一侧壁之间留有间隙，且相邻隔板形成的所述间隙不在同一侧；所述蓄冷水池的隔板上设置有用于换热器管路穿过的通孔。

2.如权利要求1所述的蓄冷水池，其特征在于，所述蓄冷水池上部还设置有排气口。

3.如权利要求1所述的蓄冷水池，其特征在于，所述蓄冷水池的碳钢板层的厚度为0.5～1mm。

4.如权利要求1所述的蓄冷水池，其特征在于，所述蓄冷水池的钢框架层的厚度为10～15mm。

5.如权利要求1所述的蓄冷水池，其特征在于，所述蓄冷水池的聚氨酯发泡层的厚度为150～250mm。

6.如权利要求1所述的蓄冷水池，其特征在于，所述蓄冷水池的聚氨酯夹芯板层的厚度为50～150mm。

7.如权利要求1所述的蓄冷水池，其特征在于，所述隔板上的通孔与换热器管路密封连接。

8.如权利要求1所述的蓄冷水池，其特征在于，所述蓄冷水池的隔板的上下边缘与蓄冷水池的上下内壁连接。