CN2272997Y - 气体水合物蓄冷装置 - Google Patents

Abstract

一种气体水合物蓄冷装置,属于与中央空调系统配合的蓄、释冷设备。本实用新型由蓄冷槽和促晶管组成,蓄冷槽内置冻结式热交换器。由蓄冷槽的下降管分别引出水和致水合介质到促晶器充分混合促晶后,再通过回流管送回蓄冷槽,同时气体水合物结晶反应热通过槽内换热器传出,形成内换热,外促晶式的气体水合物蓄冷装置。本蓄冷装置能实现较高的蓄冷密度和储、释冷效率,同时能始终保持较高的换热效率。

Description

气体水合物蓄冷装置

本实用新型涉及一种应用于中央空调系统的蓄、释冷设备。

现在城市空调用电量已占建筑物总电耗的50％以上，空调用电量往往与企业用电争峰，采用蓄冷空调，在用电低谷时建立储冷源，在用电高峰时释冷空调，可以减小峰电用电，起到电力调峰，平衡电网的作用。

在目前的中央空调系统的蓄冷方式中，气体水合蓄冷由于具有蓄热密度高、蓄冷温度相宜，且储、释冷时热传递速率高的优点被广泛采用。其蓄冷方式包括直接接触式和非直接接触式。所谓直接接触式是指载冷介质通过直接接触进行热交换，而非直接接触式蓄冷则是载冷介质与蓄冷介质通过换热器进行间接热交换。就非直接接触式而言，美国专利：4821794已公开一种外置式反应和换热的蓄冷系统，在这种系统中，气体水合物的生成及生成过程的热交换都是在蓄冷槽的外部进行的，蓄冷槽只起到蓄储存气体水合物的作用。还有一种内置式反应和换热的蓄冷系统，在这种系统中，气体水合物的生成及其热交换都是在蓄冷槽内进行，这两种蓄冷方式都要求水合物、水介质必须具有足够的流动性，且存在热交换能力随蓄冷密度的增加而减弱的缺陷。因此装置的储能密度和储、释冷效率均比较低。

本实用新型的目的是提出一种内置式换热外置式促晶反应的气体水合物蓄冷装置，以避免上述现有技术的缺陷，实现较高的蓄冷密度和储、释冷效率，同时能始终保持较高的换热效率。

本实用新型主要由蓄冷槽和促晶器组成，在蓄冷槽中装设有换热器、上区下降管、下区降管和回流管，上区下降管和下区下降管分别从蓄冷槽内的上部和底部向下引出，其出口端汇合后连接到促晶器的入口端，促晶器的出口端连到回流管的入口端，蓄冷槽内的回流管上布设有喷嘴。

在蓄冷槽中灌装有由水和致水合介质组成的蓄冷介质，致水合介质可以采用：C₃H₈(丙烷)、(CH₃)CH(异丁烷)、CCl₂F₂(R₁₂)、CCl₃F(R₁₁)、CB_rF₃(R₁₃b)、CHCl₂F(R₂₁)、CHClF₂(R₂₂)、CH₂ClF(R₃₁)、CH₂F₂(R₃₂)、CCl₂FCH₃(HCFC-141b)、CClF₂CH₃(HCFC-142b)、CF₃CHF₂(HFC-125)、CH₃CHF₂(HFC-152a)、CF₃CH₂F(HFC-134a)、CF₂HCF₂H(HFC-134)，以及它们的混合物等。

蓄冷介质在蓄冷槽中利用浮升力和液流的动能造成搅动，并自动分层。水合反应在蓄冷槽外的促晶器中进行。当致水合介质(液体)的比重大于水时(如R₁₁、R₁₂等)，在重力的作用下，自然集于蓄冷槽的下部(下区)，而水集于上部(上区)，气体水合物的密度介于水和致水合介质之间，则集于中部(中区)。入口端在蓄冷槽上部的上区下降管将上区水域的水引出，入口端在蓄冷槽底部的下区下降管将下区的致水合介质引出，水和致水合介质汇合后进入促晶器，所说的促晶器为一个密封无泄露的、具有搅拌混合功能的小型无泄露搅拌器，如磁力驱动泵。水和致水合介质在促晶器中充分混合，在低于水合物临界分解温度的条件下，形成微小水合物晶体，然后经回流管，回到蓄冷槽，由喷嘴喷入下、中、上区。通常伸入蓄冷槽的回流管不少于两根，在蓄冷槽中均匀分布，各回流管上的喷嘴成对称分布，使喷出的液体的动能形成力矩，推动槽中的介质旋转运动，同时在重力的作用下，自然对流混合，达到进一步混合的效果。

本装置中设于蓄冷槽中的内置式换热器，是气体水合物结晶和融解过程的换热元件，它是一具有较高翅片肋化系数(其翅片肋化系数为10～20)的冻结式热交换器，换热器的形式可为盘管式、蛇管式或平板式。载冷介质在换热器的管内流动，水合物在管外肋化表面形成或融解，在固化形成和融解过程中，这种有强化换热表面的换热器具有良好的换热效果。

当由下降管引出的水与致水合介质混合液温度高于结晶温度时，经过促晶器的回流液由回流管流回蓄冷槽中，与换热器中的载冷介质进行热交换，使其温度持续下降，当混合液温度低于结晶相变温度时，进入促晶器后，在促晶器中形成水合物晶体，含有结晶体的回流液经过回流管流回蓄冷槽中，吸收冷量，进一步相变结晶，如此不断循环，使蓄冷槽内的水合反应不断进行下去。

本实用新型由于采取内置式换热、外置式促晶的方式，在蓄冷槽的蓄冷介质的相变结晶过程中，只要水合反应未彻底完成，就有致水合介质(液体)和水分别存在于蓄水冷槽的上部和下部，他们能分别经下降管流入促晶器进行充分混合，形成晶体，再回流到槽内，进一步结晶。其结晶热则通过内置式换热器的强化换热表面有效地传给载冷介质，保证结晶的持续进行，从而使本实用新型能实现较高的蓄冷密度和储、释冷效率。同时，本装置由于蓄冷槽既是气体水合反应器，又是水合物的储存器，促晶器只起促进结晶的作用，其气体水合反应的主要过程是在蓄冷槽中进行的，因而避免了装置中管道堵塞问题。

附图为本实用新型的结构示意图。

以下结合附图详述本实用新型的结构细节：

实施例

本装置包括蓄冷槽2和促晶器5，蓄冷槽中设有带翅片肋化11的冻结式换热器1，促晶器采用磁力驱动泵，蓄冷槽内灌装由水和致水合介质R₁₁组成的蓄冷介质，工作过程中，蓄冷介质在蓄冷槽中的上、中、下部形成水区域(上区)，水合物区域(中区)和致水合介质(液体)(下区)三个区域。在蓄冷槽的上部(上区)和底部(下区)分别有上区下降管3和下区下降管4向下引出，下降管3、4分别经阀门8、9后汇合接到促晶器5的入口端，促晶器的出口端经阀门10连接到伸入蓄冷槽的回流管6，伸入蓄冷槽的两根回流管在槽中形成轴对称，两回流管上设有对称分布的喷嘴7，使其喷出的液流形成推动蓄冷介质旋转的力矩。本气体水合蓄冷装置可以直接与常规的中央空调水冷机组配合使用。

Claims (5)

1、一种气体水合物蓄冷装置，包括灌装有蓄冷介质的蓄冷槽(2)，其特征在于蓄冷槽中设有换热器(1)，上区下降管(3)，下区下降管(4)，回流管(6)，在蓄冷槽之外设有促晶器(5)，上区下降管(3)和下区下降管(4)分别从蓄冷槽内的上部和下部向下引出，其出口端汇合后连接到促晶体(5)的入口端，促晶器的出口端连接到回流管(6)的入口端，蓄冷槽内的回流管(6)上布设有喷嘴(7)。

2、按权利要求1所述的气体水合物蓄冷装置，其特征在于所说的换热器(1)为翅片肋化系数在10～20范围的冻结式热交换器。

3、按权利要求1或2所述的气体水合物蓄冷装置，其特征在于所说的换热器为盘管式、蛇管式或平板式。

4、按权利要求1所述的气体水合物蓄冷装置，其特征在于所说的促晶器(5)为小型无泄漏搅拌器。

5、按权利要求1或4所述的气体水合物蓄冷装置，其特征在于所说的促晶器为磁力驱动泵。

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