專利名稱：氣體水合物蓄冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)的蓄、釋冷設(shè)備。
現(xiàn)在城市空調(diào)用電量已占建筑物總電耗的50％以上，空調(diào)用電量往往與企業(yè)用電爭峰，采用蓄冷空調(diào)，在用電低谷時建立儲冷源，在用電高峰時釋冷空調(diào)，可以減小峰電用電，起到電力調(diào)峰，平衡電網(wǎng)的作用。
在目前的中央空調(diào)系統(tǒng)的蓄冷方式中，氣體水合蓄冷由于具有蓄熱密度高、蓄冷溫度相宜，且儲、釋冷時熱傳遞速率高的優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。其蓄冷方式包括直接接觸式和非直接接觸式。所謂直接接觸式是指載冷介質(zhì)通過直接接觸進(jìn)行熱交換，而非直接接觸式蓄冷則是載冷介質(zhì)與蓄冷介質(zhì)通過換熱器進(jìn)行間接熱交換。就非直接接觸式而言，美國專利4821794已公開一種外置式反應(yīng)和換熱的蓄冷系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，氣體水合物的生成及生成過程的熱交換都是在蓄冷槽的外部進(jìn)行的，蓄冷槽只起到蓄儲存氣體水合物的作用。還有一種內(nèi)置式反應(yīng)和換熱的蓄冷系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，氣體水合物的生成及其熱交換都是在蓄冷槽內(nèi)進(jìn)行，這兩種蓄冷方式都要求水合物、水介質(zhì)必須具有足夠的流動性，且存在熱交換能力隨蓄冷密度的增加而減弱的缺陷。因此裝置的儲能密度和儲、釋冷效率均比較低。
本實(shí)用新型的目的是提出一種內(nèi)置式換熱外置式促晶反應(yīng)的氣體水合物蓄冷裝置，以避免上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)較高的蓄冷密度和儲、釋冷效率，同時能始終保持較高的換熱效率。
本實(shí)用新型主要由蓄冷槽和促晶器組成，在蓄冷槽中裝設(shè)有換熱器、上區(qū)下降管、下區(qū)降管和回流管，上區(qū)下降管和下區(qū)下降管分別從蓄冷槽內(nèi)的上部和底部向下引出，其出口端匯合后連接到促晶器的入口端，促晶器的出口端連到回流管的入口端，蓄冷槽內(nèi)的回流管上布設(shè)有噴嘴。
在蓄冷槽中灌裝有由水和致水合介質(zhì)組成的蓄冷介質(zhì)，致水合介質(zhì)可以采用C3H8(丙烷)、(CH3)CH(異丁烷)、CCl2F2(R12)、CCl3F(R11)、CBrF3(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)，以及它們的混合物等。
蓄冷介質(zhì)在蓄冷槽中利用浮升力和液流的動能造成攪動，并自動分層。水合反應(yīng)在蓄冷槽外的促晶器中進(jìn)行。當(dāng)致水合介質(zhì)(液體)的比重大于水時(如R11、R12等)，在重力的作用下，自然集于蓄冷槽的下部(下區(qū))，而水集于上部(上區(qū))，氣體水合物的密度介于水和致水合介質(zhì)之間，則集于中部(中區(qū))。入口端在蓄冷槽上部的上區(qū)下降管將上區(qū)水域的水引出，入口端在蓄冷槽底部的下區(qū)下降管將下區(qū)的致水合介質(zhì)引出，水和致水合介質(zhì)匯合后進(jìn)入促晶器，所說的促晶器為一個密封無泄露的、具有攪拌混合功能的小型無泄露攪拌器，如磁力驅(qū)動泵。水和致水合介質(zhì)在促晶器中充分混合，在低于水合物臨界分解溫度的條件下，形成微小水合物晶體，然后經(jīng)回流管，回到蓄冷槽，由噴嘴噴入下、中、上區(qū)。通常伸入蓄冷槽的回流管不少于兩根，在蓄冷槽中均勻分布，各回流管上的噴嘴成對稱分布，使噴出的液體的動能形成力矩，推動槽中的介質(zhì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時在重力的作用下，自然對流混合，達(dá)到進(jìn)一步混合的效果。
本裝置中設(shè)于蓄冷槽中的內(nèi)置式換熱器，是氣體水合物結(jié)晶和融解過程的換熱元件，它是一具有較高翅片肋化系數(shù)(其翅片肋化系數(shù)為10～20)的凍結(jié)式熱交換器，換熱器的形式可為盤管式、蛇管式或平板式。載冷介質(zhì)在換熱器的管內(nèi)流動，水合物在管外肋化表面形成或融解，在固化形成和融解過程中，這種有強(qiáng)化換熱表面的換熱器具有良好的換熱效果。
當(dāng)由下降管引出的水與致水合介質(zhì)混合液溫度高于結(jié)晶溫度時，經(jīng)過促晶器的回流液由回流管流回蓄冷槽中，與換熱器中的載冷介質(zhì)進(jìn)行熱交換，使其溫度持續(xù)下降，當(dāng)混合液溫度低于結(jié)晶相變溫度時，進(jìn)入促晶器后，在促晶器中形成水合物晶體，含有結(jié)晶體的回流液經(jīng)過回流管流回蓄冷槽中，吸收冷量，進(jìn)一步相變結(jié)晶，如此不斷循環(huán)，使蓄冷槽內(nèi)的水合反應(yīng)不斷進(jìn)行下去。
本實(shí)用新型由于采取內(nèi)置式換熱、外置式促晶的方式，在蓄冷槽的蓄冷介質(zhì)的相變結(jié)晶過程中，只要水合反應(yīng)未徹底完成，就有致水合介質(zhì)(液體)和水分別存在于蓄水冷槽的上部和下部，他們能分別經(jīng)下降管流入促晶器進(jìn)行充分混合，形成晶體，再回流到槽內(nèi)，進(jìn)一步結(jié)晶。其結(jié)晶熱則通過內(nèi)置式換熱器的強(qiáng)化換熱表面有效地傳給載冷介質(zhì)，保證結(jié)晶的持續(xù)進(jìn)行，從而使本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)較高的蓄冷密度和儲、釋冷效率。同時，本裝置由于蓄冷槽既是氣體水合反應(yīng)器，又是水合物的儲存器，促晶器只起促進(jìn)結(jié)晶的作用，其氣體水合反應(yīng)的主要過程是在蓄冷槽中進(jìn)行的，因而避免了裝置中管道堵塞問題。
附圖
為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖詳述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)實(shí)施例本裝置包括蓄冷槽2和促晶器5，蓄冷槽中設(shè)有帶翅片肋化11的凍結(jié)式換熱器1，促晶器采用磁力驅(qū)動泵，蓄冷槽內(nèi)灌裝由水和致水合介質(zhì)R11組成的蓄冷介質(zhì)，工作過程中，蓄冷介質(zhì)在蓄冷槽中的上、中、下部形成水區(qū)域(上區(qū))，水合物區(qū)域(中區(qū))和致水合介質(zhì)(液體)(下區(qū))三個區(qū)域。在蓄冷槽的上部(上區(qū))和底部(下區(qū))分別有上區(qū)下降管3和下區(qū)下降管4向下引出，下降管3、4分別經(jīng)閥門8、9后匯合接到促晶器5的入口端，促晶器的出口端經(jīng)閥門10連接到伸入蓄冷槽的回流管6，伸入蓄冷槽的兩根回流管在槽中形成軸對稱，兩回流管上設(shè)有對稱分布的噴嘴7，使其噴出的液流形成推動蓄冷介質(zhì)旋轉(zhuǎn)的力矩。本氣體水合蓄冷裝置可以直接與常規(guī)的中央空調(diào)水冷機(jī)組配合使用。
權(quán)利要求1.一種氣體水合物蓄冷裝置，包括灌裝有蓄冷介質(zhì)的蓄冷槽(2)，其特征在于蓄冷槽中設(shè)有換熱器(1)，上區(qū)下降管(3)，下區(qū)下降管(4)，回流管(6)，在蓄冷槽之外設(shè)有促晶器(5)，上區(qū)下降管(3)和下區(qū)下降管(4)分別從蓄冷槽內(nèi)的上部和下部向下引出，其出口端匯合后連接到促晶體(5)的入口端，促晶器的出口端連接到回流管(6)的入口端，蓄冷槽內(nèi)的回流管(6)上布設(shè)有噴嘴(7)。
2.按權(quán)利要求1所述的氣體水合物蓄冷裝置，其特征在于所說的換熱器(1)為翅片肋化系數(shù)在10～20范圍的凍結(jié)式熱交換器。
3.按權(quán)利要求1或2所述的氣體水合物蓄冷裝置，其特征在于所說的換熱器為盤管式、蛇管式或平板式。
4.按權(quán)利要求1所述的氣體水合物蓄冷裝置，其特征在于所說的促晶器(5)為小型無泄漏攪拌器。
5.按權(quán)利要求1或4所述的氣體水合物蓄冷裝置，其特征在于所說的促晶器為磁力驅(qū)動泵。
專利摘要一種氣體水合物蓄冷裝置,屬于與中央空調(diào)系統(tǒng)配合的蓄、釋冷設(shè)備。本實(shí)用新型由蓄冷槽和促晶管組成,蓄冷槽內(nèi)置凍結(jié)式熱交換器。由蓄冷槽的下降管分別引出水和致水合介質(zhì)到促晶器充分混合促晶后,再通過回流管送回蓄冷槽,同時氣體水合物結(jié)晶反應(yīng)熱通過槽內(nèi)換熱器傳出,形成內(nèi)換熱,外促晶式的氣體水合物蓄冷裝置。本蓄冷裝置能實(shí)現(xiàn)較高的蓄冷密度和儲、釋冷效率,同時能始終保持較高的換熱效率。
文檔編號F25B15/02GK2272997SQ9625073
公開日1998年1月21日 申請日期1996年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月21日
發(fā)明者郭開華, 舒碧芬, 蒙宗信, 陳陣 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所