具有高蓄冷和快放冷的冷液机制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高蓄冷和快放冷的冷液机，包括有蓄冷箱、循环箱、三通比例调节阀、外循环泵、热负载、内循环泵、内循环电磁阀Ⅰ、制冷板换、内循环电磁阀Ⅱ、低温阻断器Ⅰ、制冰融冰板换、低温阻断器Ⅱ、单向阀、蓄冰桨箱、微冰晶处理器、制冰融冰循环泵、冰晶阻断器、冰桨发生器和压缩制冷机组，分别形成冷却液内循环系统Ⅰ、冷却液内循环系统Ⅱ、冰桨循环系统、冷却液外循环系统和压缩制冷机组循环系统。本发明专利技术结构紧凑，具有高效、节能、快速响应的特点，综合利用冰浆蓄冷和冷却液蓄冷，能有效地满足高能量、热密度、间歇性的散热需求或蓄冷备份需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冷液机领域，具体是一种具有高蓄冷和快放冷的冷液机。
技术介绍
具有蓄冷功能的冷液机是近年来发展一个方向，其主要目的是避免集中消耗能源，利用富电状态下蓄冷，当大功率负载需要集中散热时放冷，而这些大功率负载往往具有间歇性工作特征；或者负载散热特别重要，为降低压缩机制冷机组突然失效或性能下降的风险，对冷却液进行部分蓄冷，作为紧急备份使用。例如，在车载、舰载等条件下的高功率激光、电磁脉冲等武器系统，热负载通常表现出能量集中，热密度很高，且间歇工作等特点。针对这类冷液机，需要解决在有限的空间、时间和电力条件下，获得最佳综合解决方案，其中蓄冷技术作为其中之一。同时，随着技术的进步，促使人们在关注这类产品的能耗、效率、可靠性和实用性，以追求产品最优化的解决方案。为满足－40℃～55℃的大跨度工作环境，具有蓄冷功能的冷液机通常采用乙二醇水溶液作为冷却液。目前液体蓄冷技术常用方法有：液体蓄冷（非相变）、静态冰蓄冷（相变）和动态冰蓄冷（冰桨）三类。若冷液机仅用液体蓄冷（非相变）方式，会造成机组体积过大，例如，1 m3，66 %乙二醇水溶液，从0 ℃降至-20 ℃，Q66%乙二醇 = C·m· △t= 2.88 kJ/(kg·℃)×1102.64 kg×20 ℃=63512 kJ，式中乙二醇水溶液物性参数取平均温度-10 ℃查得。而采用1 m3水相变成冰，则Q100%冰= C·m= 335 kJ/kg×1000 kg=335000 kJ。可以看出同体积下，100 %冰蓄冷的能力是66 %乙二醇水溶液降20 ℃蓄冷时的5.3倍。所以，冷液机用液体蓄冷（非相变）方式在某些有空间尺寸要求的场合并不是理想的选择。但冷液机采用静态冰蓄冷，在工程运用中，这种蓄冷在结冰过程中，换热必须通过冰层，随着结冰厚度增加，导致热阻急剧增加，热交换效率严重下降，一般压缩机制冷机组的蒸发温度降低到－10 ℃以下才能冻结，能耗巨大；同样在融冰时，往往在冰和管间形成水环，导致热阻急剧增加，传热效率极低，负荷响应很差，无法满足未来高功率激光等快速冷却的需求。如今，动态冰蓄冷（冰桨）逐渐在一些领域内运用，这种技术使压缩机制冷机组的蒸发温度得以提高，机组效率大幅度提高，制冷速度快，冰桨的比表面积是冷球或盘管的100倍以上，放冷速度提高3～5倍，负荷响应灵敏。例如，1 m3水，产生70 %冰浆，以0 ℃计，Q70%冰= C·m= 335 kJ/kg×1000 kg×70 %=234500 kJ。可以看出同体积下，70 %冰桨蓄冷的能力是66 %乙二醇水溶液降20 ℃蓄冷时的3.7倍，这也为这类冷液机实现小型化提供了可行性，但这类冷液机通常采用乙二醇水溶液作冷却液，无法直接实现冰桨，所以需要解决技术链接，减少中间环节，来实现冰桨蓄冷和冷却液蓄冷在冷液机上的特殊运用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种结构紧凑，具有高效、节能、快速响应的冷液机，综合利用冰浆蓄冷和冷却液蓄冷，能有效地满足高能量、热密度、间歇性的散热需求或蓄冷备份需求。本专利技术的技术方案如下：一种具有高蓄冷和快放冷的冷液机，包括有蓄冷箱、循环箱、三通比例调节阀、外循环泵、热负载、内循环泵、内循环电磁阀Ⅰ、制冷板换、内循环电磁阀Ⅱ、低温阻断器Ⅰ、制冰融冰板换、低温阻断器Ⅱ、单向阀、蓄冰桨箱、微冰晶处理器、制冰融冰循环泵、冰晶阻断器、冰桨发生器和压缩制冷机组，其特征在于：所述蓄冷箱的出口接所述内循环泵的入口，所述内循环泵的一路出口接所述内循环电磁阀Ⅰ的入口，所述内循环电磁阀Ⅰ的出口接制冷板换的入口，所述制冷板换的出口接所述蓄冷箱的入口，组成冷却液内循环系统Ⅰ；所述蓄冷箱的出口接所述内循环泵的入口，所述内循环泵的另一路出口接所述内循环电磁阀Ⅱ的入口，所述内循环电磁阀Ⅱ的出口所述接低温阻断器Ⅰ的入口，所述低温阻断器Ⅰ的出口接所述制冰融冰板换的入口，所述制冰融冰板换的出口接所述低温阻断器Ⅱ的入口，所述低温阻断器Ⅱ的出口接所述单向阀的入口，所述单向阀的出口接所述蓄冷箱的入口，组成冷却液内循环系统Ⅱ；所述蓄冰桨箱的出口接微冰晶处理器的入口，所述微冰晶处理器的出口接所述制冰融冰循环泵的入口，所述制冰融冰循环泵的出口接制所述冰融冰板换的入口，所述接制冰融冰板换的出口接所述冰晶阻断器的入口，所述冰晶阻断器的出口接冰桨发生器的入口，所述冰桨发生器的出口接蓄冰桨箱的入口，组成冰桨循环系统；所述蓄冷箱的出口和所述循环箱的出口分别接入所述三通比例调节阀的二个入口，所述三通比例调节阀的出口接所述外循环泵的入口，所述外循环泵的出口接所述热负载的入口，所述热负载的出口接所述循环箱的入口，所述的循环箱与所述蓄冷箱之间有管路相联通，组成冷却液外循环系统；所述压缩制冷机组的出口接所述制冷板换的入口，所述接制冷板换的出口接压缩制冷机组的入口，组成压缩制冷机组循环系统。所述的具有高蓄冷和快放冷的冷液机，其特征在于：所述的制冷板换采用常用板式换热器。所述的具有高蓄冷和快放冷的冷液机，其特征在于：所述的制冰融冰板换采用片距小、角孔大的板式换热器。所述的具有高蓄冷和快放冷的冷液机，其特征在于：所述的低温阻断器Ⅰ和低温阻断器Ⅱ分别外套有电加热管。本专利技术的蓄冷原理分3步，阐述如下：第1步：冷却液内循环系统Ⅰ和压缩制冷机组循环系统开启，使蓄冷箱内冷却液温度由常温降至所需蓄冰桨温度（如－3 ℃～－3.5 ℃）；第2步：蓄冰桨温度保持，冷却液内循环系统Ⅱ和冰桨循环系统开启，制取冰桨，完成后冷却液内循环系统Ⅱ和冰桨循环系统关闭；第3步：冷却液内循环系统Ⅰ和压缩制冷机组循环系统继续工作，使蓄冷箱内冷却液温度进一步降至设计要求的低温（如－20 ℃）再关闭，整个蓄冷完成。本专利技术的放冷原理阐述如下：蓄冷完成后，对外工作时，冷却液外循环系统开启，通过调节蓄冷箱和循环箱中冷却液比例为热负载提供所需温度的冷却液，当蓄冷箱内的蓄冷用完（如>0℃），冷却液内循环系统Ⅱ和冰桨循环系统开启，继续提供二次蓄冷。冷却液内循环系统Ⅰ：蓄冷箱→内循环泵→内循环电磁阀Ⅰ→制冷板换→蓄冷箱，依次循环系统。冷却液内循环系统Ⅱ：蓄冷箱→内循环泵→内循环电磁阀Ⅱ→低温阻断器→制冰融冰板换→低温阻断器→单向阀→蓄冷箱，依次循环系统。冰桨循环系统：蓄冰桨箱→微冰晶处理器→制冰融冰循环泵→制冰融冰板换→冰晶阻断器→冰桨发生器→蓄冰桨箱，依次循环系统。冷却液外循环系统：蓄冷箱+循环箱→三通比例调节阀→外循环泵→热负载→循环箱→蓄冷箱，依次循环系统。压缩制冷机组循环系统：压缩制冷机组→制冷板换→压缩制冷机组，依次循环系统。冷却液内循环系统Ⅰ与压缩制冷机组循环系统实现换热，即通过制冷板换，所述的制冷板换采用常用板式换热器。冰桨循环系统与冷却液内循环系统Ⅱ配合使用，具有冰桨蓄冷或对外放冷的两种功能，且取决于冷却液温度。所述的制冰融冰板换具有两种功能，即蓄冷时制冰浆，放冷时融解蓄冰桨箱中的冰桨，宜采用片距小、角孔大的板式换热器。所述的低温阻断器Ⅰ和低温阻断器Ⅱ是防止低温冷却液使制冰融冰板换产生冻结，如采用外套电热管等方式。所述蓄冷箱和蓄冰桨箱，其容量应依据需求和所占空间综合确定，进一步列举如下：热负载400 kW，工作0.5 h，停1 h，理论上（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高蓄冷和快放冷的冷液机，包括有蓄冷箱、循环箱、三通比例调节阀、外循环泵、热负载、内循环泵、内循环电磁阀Ⅰ、制冷板换、内循环电磁阀Ⅱ、低温阻断器Ⅰ、制冰融冰板换、低温阻断器Ⅱ、单向阀、蓄冰桨箱、微冰晶处理器、制冰融冰循环泵、冰晶阻断器、冰桨发生器和压缩制冷机组，其特征在于：所述蓄冷箱的出口接所述内循环泵的入口，所述内循环泵的一路出口接所述内循环电磁阀Ⅰ的入口，所述内循环电磁阀Ⅰ的出口接制冷板换的入口，所述制冷板换的出口接所述蓄冷箱的入口，组成冷却液内循环系统Ⅰ；所述蓄冷箱的出口接所述内循环泵的入口，所述内循环泵的另一路出口接所述内循环电磁阀Ⅱ的入口，所述内循环电磁阀Ⅱ的出口所述接低温阻断器Ⅰ的入口，所述低温阻断器Ⅰ的出口接所述制冰融冰板换的入口，所述制冰融冰板换的出口接所述低温阻断器Ⅱ的入口，所述低温阻断器Ⅱ的出口接所述单向阀的入口，所述单向阀的出口接所述蓄冷箱的入口，组成冷却液内循环系统Ⅱ；所述蓄冰桨箱的出口接微冰晶处理器的入口，所述微冰晶处理器的出口接所述制冰融冰循环泵的入口，所述制冰融冰循环泵的出口接制所述冰融冰板换的入口，所述接制冰融冰板换的出口接所述冰晶阻断器的入口，所述冰晶阻断器的出口接冰桨发生器的入口，所述冰桨发生器的出口接蓄冰桨箱的入口，组成冰桨循环系统；所述蓄冷箱的出口和所述循环箱的出口分别接入所述三通比例调节阀的二个入口，所述三通比例调节阀的出口接所述外循环泵的入口，所述外循环泵的出口接所述热负载的入口，所述热负载的出口接所述循环箱的入口，所述的循环箱与所述蓄冷箱之间有管路相联通，组成冷却液外循环系统；所述压缩制冷机组的出口接所述制冷板换的入口，所述接制冷板换的出口接压缩制冷机组的入口，组成压缩制冷机组循环系统。...

【技术特征摘要】
1.一种具有高蓄冷和快放冷的冷液机，包括有蓄冷箱、循环箱、三通比例调节阀、外循环泵、热负载、内循环泵、内循环电磁阀Ⅰ、制冷板换、内循环电磁阀Ⅱ、低温阻断器Ⅰ、制冰融冰板换、低温阻断器Ⅱ、单向阀、蓄冰桨箱、微冰晶处理器、制冰融冰循环泵、冰晶阻断器、冰桨发生器和压缩制冷机组，其特征在于：所述蓄冷箱的出口接所述内循环泵的入口，所述内循环泵的一路出口接所述内循环电磁阀Ⅰ的入口，所述内循环电磁阀Ⅰ的出口接制冷板换的入口，所述制冷板换的出口接所述蓄冷箱的入口，组成冷却液内循环系统Ⅰ；所述蓄冷箱的出口接所述内循环泵的入口，所述内循环泵的另一路出口接所述内循环电磁阀Ⅱ的入口，所述内循环电磁阀Ⅱ的出口所述接低温阻断器Ⅰ的入口，所述低温阻断器Ⅰ的出口接所述制冰融冰板换的入口，所述制冰融冰板换的出口接所述低温阻断器Ⅱ的入口，所述低温阻断器Ⅱ的出口接所述单向阀的入口，所述单向阀的出口接所述蓄冷箱的入口，组成冷却液内循环系统Ⅱ；所述蓄冰桨箱的出口接微冰晶处理器的入口，所述微冰晶处理器的出口接所述制冰融冰循环泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，万士军，
申请(专利权)人：合肥天鹅制冷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34