CN219141591U - 一种水合物相变蓄冷装置及制冷设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水合物相变蓄冷装置及制冷设备，包括：箱体；物料进口，所述物料进口设置在所述箱体顶部，并与所述箱体相连通；圆柱形管道，所述圆柱形管道设置在所述箱体内底部；气体循环泵，所述气体循环泵设置在所述箱体外侧，所述气体循环泵通过管道与所述箱体顶部相连通，并通过管道与所述圆柱形管道相连通；排气口，所述排气口设置在所述气体循环泵与所述箱体顶部相连通的管道上；进气口，所述进气口设置在所述气体循环泵与所述圆柱形管道相连通的管道上；鼓泡口，所述鼓泡口设置在所述圆柱形管道管壁上,其能解决现有技术在蓄冷过程中存在水合物相变成核随机性强、效率低、易受外界温度环境影响等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及制冷领域，具体而言，涉及一种水合物相变蓄冷装置及制冷设备。
背景技术
随着人民生活水平的提高，空调因其具有可改区域空气温度、湿度、洁净度及空气等参数，已经成为现代化建筑不可缺少的设施。与此同时，制冷负荷用电占城市用电的比例不断上升，电力在高峰期供应不足而在低谷期过剩的矛盾日益突出，同时，对蓄冷设备来说，蓄冷与释冷速率随着过程的进行和温差的降低越来越慢，存在均温性差、释冷中后期速率不稳定、释冷不彻底、能量利用率低等问题，极大影响了发电的成本和电网的安全运行，因此，优化用电结构及提高蓄冷技术是当前研究的重点。
蓄冷空调系统是一种可靠、经济的制冷系统，现已广泛应用与办公楼、学校、医院、商场、会议中心或体育场馆等有日间空调使用需求的场所中，蓄冷空调系统能够有效降低能源消耗，减少温室气体排放以保护生态环境，传统的蓄冷材料包括水、共晶盐、冰等。水合物蓄冷技术是一种新兴的高效蓄冷技术，具有相变潜热大(240-500kJ/kg)，相变温度可控(2-10℃)，性能稳定等优势，它能够解决传统水蓄冷密度小、冰蓄冷效率低且共晶盐蓄冷易使设备腐蚀和老化等问题。但是，现有技术在蓄冷过程中存在水合物相变成核随机性强、效率低、易受外界温度环境影响等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的之一在于提供一种水合物相变蓄冷装置，其能解决现有技术在蓄冷过程中存在水合物相变成核随机性强、效率低、易受外界温度环境影响等问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的之二在于提供一种制冷设备，其能解决现有技术在蓄冷过程中存在水合物相变成核随机性强、效率低、易受外界温度环境影响等问题。
本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：
一种水合物相变蓄冷装置，包括：箱体；
物料进口，所述物料进口设置在所述箱体顶部，并与所述箱体相连通；
圆柱形管道，所述圆柱形管道设置在所述箱体内底部；
气体循环泵，所述气体循环泵设置在所述箱体外侧，所述气体循环泵通过管道与所述箱体顶部相连通，并通过管道与所述圆柱形管道相连通；
排气口，所述排气口设置在所述气体循环泵与所述箱体顶部相连通的管道上；
进气口，所述进气口设置在所述气体循环泵与所述圆柱形管道相连通的管道上；
鼓泡口，所述鼓泡口设置在所述圆柱形管道管壁上。
进一步地，所述水合物相变蓄冷装置还包括：
分管结构，所述分管结构设置在所述箱体内；
进液口，所述进液口设置在所述箱体顶部，并与所述分管结构相连通；
排液口，所述排液口设置在所述箱体顶部，并与所述箱体相连通。
进一步地，所述分管结构为铜管、碳素钢管、低合金钢管或铜镍合金管。
进一步地，所述水合物相变蓄冷装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述箱体内。
进一步地，所述水合物相变蓄冷装置还包括可视窗口，所述可视窗口设置在所述箱体外表面。
进一步地，所述箱体的形状为长方体、正方体或圆柱体。
进一步地，所述箱体外部包覆的保温材料包括聚氨酯材料或聚苯乙烯材料。
进一步地，所述圆柱形管道呈盘管式分布。
进一步地，所述鼓泡口为小气孔，并在所述圆柱形管道管壁上等间距均匀分布。
本实用新型的目的之二用如下技术方案实现：
一种制冷设备，包括上述的水合物相变蓄冷装置。
相对于现有技术，本实用新型的有益效果：
本实用新型提供的一种水合物相变蓄冷装置，通过气体循环装置产生气体，并注入气体至曝气管，即圆柱形管道，圆柱形管道设置有小气孔，气体从圆柱形管道中多个等间距鼓泡口流出，并在液体中上升并对箱体内水合物液体进行扰动，促进水合物相变成核，气体来源为箱体内部，不会受外界温度影响，避免引入外部高温气体进行扰动并影响水合物相变成核的蓄冷效率和效果，提高水合物相变成核的蓄冷效率和蓄冷能力，减少制冷机组运行负荷，降低能源消耗，节省蓄冷装置运行成本，提高蓄冷装置运行效率；温度传感器可以实时检测蓄冷装置内水合物的相变成核情况，提高蓄冷和取冷效率；相对于现有技术，本装置采用水合物相变成核蓄冷的单位蓄冷能力约60-100kWh/m3，是现有技术的1.5倍。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为实施例一中水合物相变蓄冷装置的结构示意图；
图2为实施例一中水合物相变蓄冷装置的三维示意图。
附图标记：1箱体、2可视窗口、3进液口、4物料进口、5排气口、6排液口、7分管结构、8温度传感器、9圆柱形管道、10鼓泡口、11进气口、12气体循环泵。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一
如图1和图2所示，本实用新型提供一种水合物相变蓄冷装置，包括：箱体1；物料进口4，所述物料进口4设置在所述箱体1顶部，并与所述箱体1相连通；圆柱形管道9，所述圆柱形管道9设置在所述箱体1内底部；气体循环泵12，所述气体循环泵12设置在所述箱体1外侧，所述气体循环泵12通过管道与所述箱体1顶部相连通，并通过管道与所述圆柱形管道9相连通；排气口5，所述排气口5设置在所述气体循环泵12与所述箱体1顶部相连通的管道上；进气口11，所述进气口11设置在所述气体循环泵12与所述圆柱形管道9连通的管道上；鼓泡口10，所述鼓泡口10设置在所述圆柱形管道9管壁上。
具体地，所述箱体1可以是长方体、正方体或圆柱体，其外部可以包覆15cm、25cm或30cm厚度的聚氨酯材料或聚苯乙烯材料作为保温材料。所述物料进口4设置在所述箱体1顶部，并与箱体1内部空间相连通，蓄冷材料从所述物料进口4进入，上述蓄冷材料为水合物，所述水合物可以由四丁基溴化铵(TBAB)和环戊烷(CP)在一定配比下生成的水合物相变蓄冷材料，所述四丁基溴化铵(TBAB)是一种半笼形结构的水合物，在常压下5～12℃的温度范围内形成，其作为新型蓄冷材料和冷量输送介质在蓄冷空调领域具有温和的生成条件、较大的相变潜热、浆体良好的流动性和传热性能等优势；所述环戊烷(CP)充当热力学促进剂，参与构建水合物结构、降低水合物形成的相平衡条件，加速水合物形成，使得同等条件下气体水合物更容易成核。水合物采用四丁基溴化铵(TBAB)和环戊烷(CP)在一定配比下生成的水合物相变蓄冷材料作为蓄冷介质，能大大减少制冷机组运行负荷，节省系统运行成本，提高系统运行效率，使得蓄冷系统更经济，更高效，更节能。所述圆柱形管道9呈盘管式分布，设置在所述箱体1内底部。气体循环泵12，所述气体循环泵12设置在所述箱体1外侧，所述气体循环泵12通过管道与所述箱体1顶部相连通，并通过管道与所述圆柱形管道9相连通。排气口5，所述排气口5设置在所述气体循环泵12与所述箱体1顶部相连通的管道上。进气口11，所述进气口11设置在所述气体循环泵12与所述圆柱形管道9连通的管道上；鼓泡口10，所述鼓泡口10设置在所述圆柱形管道9管壁上，所述鼓泡口为小气孔，并在所述圆柱形管道管壁上等间距均匀分布。为了加速水合物成核，即提高蓄冷效率，首先打开气体循环泵12，使箱体1内的气体从排气口5抽出，由进气口11通入气体至圆柱形管道9，可得到较大的持气量和相接触面积，气体会形成气泡从圆柱形管道9上的鼓泡口10释放，加速液体扰动，提高水合物成核速度，进而提高蓄冷效率，促使气体可以在装置反复循环，增加对水合物的扰动，避免蓄冷材料出现分层或沉积现象，增大了反应接触面积，并且不会对装置内水合物的反应温度造成破坏，同时有利于装置内气体循环及平衡压强，一般是在用电低谷期进行蓄冷过程，能够有效降低能源消耗，减少温室气体排放以保护生态环境。
进一步地，所述水合物相变蓄冷装置还包括：分管结构7，所述分管结构7设置在所述箱体1内；进液口3，所述进液口设置在所述箱体1顶部，并与所述分管结构7相连通；排液口6，所述排液口6设置在所述箱体1顶部，并与所述箱体1相连通；所述分管结构7可以为铜管、碳素钢管、低合金钢管或铜镍合金管。
具体地，所述分管结构7设置在所述箱体1内部，其可以采用铜管、碳素钢管、低合金钢管或铜镍合金管作为换热材料，分管结构7可以分为主管、次主管、分管等。所述进液口3设置于所述箱体1顶部，并与分管结构7相连通，载冷剂从进液口3通入，所述载冷剂可以是水。排液口6，所述排液口6设置在所述箱体顶部，并与所述箱体相连通。在取冷过程中，本装置可以从进液口3通入温度较高的载冷剂，使分管结构7管壁温度升高，加速水合物的分解，释放冷量，水合物在分解过程中冷量由载冷剂传输至用户侧，取冷过程通过温度传感器8记录，电脑检测收集控制，用户可以通过控制风机盘管来控制冷量的输送。
进一步地，所述水合物相变蓄冷装置还包括温度传感器8，所述温度传感器8设置于所述箱体1内。
具体地，所述箱体1内不同高度处设有32个温度传感器8，与PC端连接，上部温度传感器至气液界面处(3/4)，用于检测分管结构7管壁水合物相变的温度变化情况，在距离分管结构7管壁1cm\2cm\3cm处布置温度传感器均为24个，用于检测分管结构7外水合物相变的温度变化情况。本装置根据实时温度监控情况进行推断蓄冷装置内水合物的生成情况，进而进行实时调节。例如：局部分管结构7处若生成水合物，因为水合物成核是放热过程，装置内温度会升高，所以水合物生成处会出现温度明显升高，当箱体1内温度到达设定温度，温度传感器8会有一定反馈，温度变化由温度传感器8传到PC端，由电脑进行数据的记录和储存，进而实时监测水合物的生成情况。当水合物分解吸热时，装置内温度降低，温度传感器8会收到低温反馈，PC端可以实时监测到内部情况，为有效监测蓄冷和取冷过程提供了便利。
进一步地，所述水合物相变蓄冷装置还包括可视窗口2，所述可视窗口2设置在所述箱体1外表面。
具体地，所述可视窗口2呈矩形，并设置在所述箱体1外表面，可观察蓄冷装置内部反应进程。
优选地，本装置在蓄冷过程中，物料进口4会进入四丁基溴化铵(TBAB)和环戊烷(CP)，同时，进液口3会进入温度较低的载冷剂，通入蓄冷装置的分管结构7内，为水合物生成提供温度环境，水合物会在载冷剂提供的温度环境下于管壁生成。水合物的成核是放热过程并可以储存冷量，进而进行蓄冷。为了加速水合物成核，即提高蓄冷效率，首先打开气体循环泵12，使箱体1内的气体从排气口5抽出，由进气口11通入气体至圆柱形管道9，可得到较大的持气量和相接触面积，气体会形成气泡从圆柱形管道9上的鼓泡口10释放，加速液体扰动，提高水合物成核速度，进而提高蓄冷效率，促使气体可以在装置反复循环，增加对水合物的扰动，避免蓄冷材料出现分层或沉积现象，增大了反应接触面积，并且不会对装置内水合物的反应温度造成破坏，同时有利于装置内气体循环及平衡压强，一般是在用电低谷期进行蓄冷过程，能够有效降低能源消耗，减少温室气体排放以保护生态环境。
优选地，本装置在取冷过程中，本装置可以从进液口3通入温度较高的载冷剂，使分管结构7管壁温度升高，加速水合物的分解，释放冷量，水合物在分解过程中冷量由载冷剂传输至用户侧，取冷过程通过温度传感器8记录，电脑检测收集控制，用户可以通过控制风机盘管来控制冷量的输送。
该水合物相变蓄冷装置的工作原理：从蓄冷装置顶部抽气，然后利用气体循环泵注入蓄冷槽底部曝气管，即圆柱形管道，圆柱形管道设置有小气孔，气体从圆柱形管道流出，在液体中上升并对液体进行扰动，促进水合物相变成核，提高蓄冷效率，气泡最终上升至蓄冷槽顶部并依次循环，其有益效果是：通过气体循环装置产生气体，并注入气体至曝气管，气体从曝气管中多个等间距鼓泡口流出，并在液体中上升并对箱体内水合物液体进行扰动，促进水合物相变成核，气体来源为箱体内部，不会受外界温度影响，避免引入外部高温气体进行扰动并影响水合物相变成核的蓄冷效率和效果，提高水合物相变成核的蓄冷效率和蓄冷能力，减少制冷机组运行负荷，降低能源消耗，节省蓄冷装置运行成本，提高蓄冷装置运行效率；温度传感器可以实时检测蓄冷装置内水合物的相变成核情况，提高蓄冷和取冷效率；相对于现有技术，本装置采用水合物相变成核蓄冷的单位蓄冷能力约60-100kWh/m3，是现有技术的1.5倍。
实施例二
本实用新型提供一种制冷设备，包括实施例一中的一种水合物相变蓄冷装置。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，包括：
箱体(1)；
物料进口(4)，所述物料进口(4)设置在所述箱体(1)顶部，并与所述箱体(1)相连通；
圆柱形管道(9)，所述圆柱形管道(9)设置在所述箱体(1)内底部；
气体循环泵(12)，所述气体循环泵(12)设置在所述箱体(1)外侧，所述气体循环泵(12)通过管道与所述箱体(1)顶部相连通，并通过管道与所述圆柱形管道(9)相连通；
排气口(5)，所述排气口(5)设置在所述气体循环泵(12)与所述箱体(1)顶部相连通的管道上；
进气口(11)，所述进气口(11)设置在所述气体循环泵(12)与所述圆柱形管道(9)相连通的管道上；
鼓泡口(10)，所述鼓泡口(10)设置在所述圆柱形管道(9)管壁上。
2.根据权利要求1所述的一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，还包括：
分管结构(7)，所述分管结构(7)设置在所述箱体(1)内；
进液口(3)，所述进液口(3)设置在所述箱体(1)顶部，并与所述分管结构(7)相连通；
排液口(6)，所述排液口(6)设置在所述箱体(1)顶部，并与所述箱体(1)相连通。
3.根据权利要求2所述的一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，所述分管结构(7)为铜管、碳素钢管、低合金钢管或铜镍合金管。
4.根据权利要求2所述的一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，还包括温度传感器(8)，所述温度传感器(8)设置于所述箱体(1)内。
5.根据权利要求3所述的一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，还包括可视窗口(2)，所述可视窗口(2)设置在所述箱体(1)外表面。
6.根据权利要求1所述的一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，所述箱体(1)的形状为长方体、正方体或圆柱体。
7.根据权利要求1所述的一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，所述箱体(1)外部包覆的保温材料包括聚氨酯材料或聚苯乙烯材料。
8.根据权利要求1所述的一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，所述圆柱形管道(9)呈盘管式分布。
9.根据权利要求1所述的一种水合物相变蓄冷装置，其特征在于，所述鼓泡口(10)为小气孔，并在所述圆柱形管道(9)管壁上等间距均匀分布。
10.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的水合物相变蓄冷装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |