一种抑制糖醇类相变储热材料过冷度的储热装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于储热技术领域，具体涉及一种抑制赤藓糖醇相变储热材料过冷度的方法和装置。低温氮气气泡作为冷源被泵入过冷态的赤藓糖醇中，气泡表面的赤藓糖醇被迅速冷却而在局部形成巨大的温差，使得表面的赤藓糖醇有足够的势能克服分子间氢键作用力，从而相互聚集形成晶核诱导储热装置中的过冷态赤藓糖醇凝固释热。所述装置包括氮气发生装置、氮气冷却装置、氮气雾化装置等组件。氮气发生装置用于产生本方法中所需要的氮气，其所产生的氮气首先进入氮气冷却装置，该装置将氮气冷却至15℃以下，用于强化对过冷行为的抑制效果。氮气雾化装置用于将管路中的氮气雾化成小气泡，使赤藓糖醇内部存在多个可诱导凝固点，加速凝固速率和释热速率。热速率。热速率。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制糖醇类相变储热材料过冷度的储热装置及方法


[0001]本专利技术属于相变储热材料
，具体涉及一种可用于抑制糖醇类相变储热材料过冷度的储热装置和抑制方法。

技术介绍

[0002]为实现“双碳”目标，通过相变储热的方式将中低温的工业余热用于生活供暖可有效降低化石能源的消耗。赤藓糖醇原作为一种食品添加剂，但由于其适合于中低温余热利用的相变温度和超高的熔化焓值使得其在中低温相变储热领域备受关注。
[0003]但在实际储热过程中，赤藓糖醇作为一种多羟基化合物，强大的分子间氢键作用力使其具有较严重的过冷行为，这种现象会使赤藓糖醇因熔化而储存的相变潜热无法通过凝固的方式释放。
[0004]赤藓糖醇的过冷行为是指赤藓糖醇在充热熔化后的放热过程中，随着换热流体的通入，熔融态的赤藓糖醇温度下降，但是当温度低于熔点后赤藓糖醇并没有出现凝固放热的现象，直到温度降低至熔点以下几十摄氏度时赤藓糖醇才会开始凝固释热，而如果冷流温度高于该凝固温度，赤藓糖醇储存的潜热则无法释放。所以必须采取方式抑制赤藓糖醇的过冷行为。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对赤藓糖醇的过冷行为导致其作为相变储热材料在应用中无法释放潜热的技术问题，提出了一种抑制糖醇类相变储热材料过冷度的储热装置及方法。
[0006]本专利技术首先提供了一种抑制赤藓糖醇相变储热材料过冷度的方法，其包括如下步骤：
[0007]氮气发生器产生氮气，氮气经低温处理和压力流量参数控制后通过雾化装置切割成小气泡作为冷源泵入过冷态的赤藓糖醇中，气泡表面的赤藓糖醇被迅速冷却，并与周围过冷态赤藓糖醇形成巨大的温差，气泡表面的赤藓糖醇具有足够的势能克服原有的凝固阻力，进而使过冷态的赤藓糖醇形成晶核，然后凝固释热，从而降低赤藓糖醇的过冷度。
[0008]作为本专利技术的优选方案，所述氮气经低温处理后温度不高于15℃。每千克的赤藓糖醇中，氮气的泵入量不低于2L/min。
[0009]作为本专利技术的优选方案，氮气气泡的直径小于1cm。
[0010]本专利技术还提供了一种抑制赤藓糖醇相变储热材料过冷度的储热装置，其包括：氮气发生装置、氮气冷却装置、减压阀、流量控制装置、单向止回阀、氮气雾化装置和赤藓糖醇相变储热器；
[0011]所述氮气发生装置、氮气冷却装置、减压阀、流量控制装置通过氮气主管路顺次相连；所述氮气雾化装置有多个，均匀分布在赤藓糖醇相变储热器的底部，所述氮气主管路通过氮气支路分别与各氮气雾化装置相连；每个氮气支路上均设置有单向止回阀；
[0012]所述赤藓糖醇相变储热器内设有工质管道，工质管道与赤藓糖醇相变储热器内壁
之间填充有赤藓糖醇相变材料，赤藓糖醇相变储热器顶部设有氮气出口。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述氮气冷却装置包括、水套和制冷水浴，氮气主管道穿过水套并与水套内的循环水换热，水套与制冷水浴通过管道构成水循环，制冷水浴用于产生设定温度的循环水。
[0014]作为本专利技术的优选方案，所述的流量控制装置为带调节功能的流量计。
[0015]作为本专利技术的优选方案，所述的氮气雾化装置为雾化器，用于产生直径小于1cm的氮气气泡。
[0016]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0017](1)本专利技术可以在保证赤藓糖醇储热密度的前提下大幅度抑制赤藓糖醇的过冷度，最高可将赤藓糖醇的过冷度降低至5℃附近，其对赤藓糖醇过冷度的抑制效果优于现有其它方法。
[0018](2)本专利技术用于诱导凝固的氮气气泡即作为冷源，还可作为保护气体延长赤藓糖醇作为相变储热材料的使用寿命，具有双重作用。
[0019](3)本专利技术创造性的通过对氮气进行低温处理，强化氮气气泡对赤藓糖醇过冷行为的抑制效果。
[0020](4)本专利技术可以通过雾化气泡使赤藓糖醇内部多处同时凝固释热，加速赤藓糖醇的释热速率，提高相变储热单元的换热功率。
附图说明
[0021]图1为本专利技术抑制糖醇类相变储热材料过冷度的储热装置的结构示意图。
[0022]图2为赤藓糖醇内部温度时间曲线。
[0023]图中，1
‑
换热管路，2
‑
相变储热器，3
‑
赤藓糖醇相变材料，4
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氮气雾化装置(雾化器)，5
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单向止回阀，6
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主管路，7
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气体流量调节计，8
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减压阀，9
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水套，10
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水浴回流管，11
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水浴流出管，12
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制冷水浴，13
‑
氮气发生装置(氮气泵)。
具体实施方式
[0024]下面结合附图，进一步说明本专利技术的具体实施方式。但本专利技术的实施方式不限于此，凡是采用本专利技术权利要求限定的技术构思以及在此基础上的其他简单变换均在本专利技术的保护范围内。
[0025]如图1所示，本实施例抑制赤藓糖醇相变储热材料过冷度的储热装置包括：氮气发生装置13、氮气冷却装置、减压阀8、流量控制装置、单向止回阀5、氮气雾化装置和赤藓糖醇相变储热器；
[0026]所述氮气发生装置13、氮气冷却装置、减压阀、流量控制装置通过氮气主管路顺次相连；所述氮气雾化装置有多个，均匀分布在赤藓糖醇相变储热器的底部，所述氮气主管路6通过氮气支路分别与各氮气雾化装置相连；每个氮气支路上均设置有单向止回阀；
[0027]所述赤藓糖醇相变储热器内设有工质管道，工质管道与赤藓糖醇相变储热器内壁之间填充有赤藓糖醇相变材料3，赤藓糖醇相变储热器顶部设有氮气出口。
[0028]所述氮气冷却装置包括、水套9和制冷水浴12，氮气主管道穿过水套9并与水套9内的循环水换热，水套9与制冷水浴12通过水浴回流管10、水浴流出管11构成水循环，制冷水
浴12用于产生设定温度的循环水。
[0029]所述的流量控制装置为带调节功能的气体流量调节计7。
[0030]案例1：充热完成的相变储热模块中赤藓糖醇温度约为160℃。开始放热时，80℃的冷流从换热管路1开始进入相变储热器2，将赤藓糖醇储存的显热换出。
[0031]在对比实施方式中，氮气发生装置保持关闭，氮气雾化装置不工作，随着放热过程的进行，赤藓糖醇的温度逐渐降低，当温度降至118℃左右(熔点)时赤藓糖醇并没有出现凝固行为和释放储存的潜热，从而进入过冷状态，直至温度降至80℃赤藓糖醇也没有出现凝固行为，储热单元内部仍有大量热量无法释放，储热单元无法对80℃的冷流进行加热。
[0032]在本专利技术的实施方式中，在开始放热时，如图2000s时，打开氮气发生装置13和制冷水浴12，通过将氮气流量设置为5L/min，开始向处于过冷态的赤藓糖醇内部通入低温氮气气泡，赤藓糖醇便迅速凝固，并将储存的潜热释放。
[0033]所述案例1对于赤藓糖醇的过冷行为的抑制效果如附图2所示，在不使用本专利技术方法下，赤藓糖醇在充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制赤藓糖醇相变储热材料过冷度的方法，其特征在于包括如下步骤：氮气发生器产生氮气，氮气经低温处理和压力流量参数控制后通过雾化装置切割成小气泡作为冷源泵入过冷态的赤藓糖醇中，气泡表面的赤藓糖醇被迅速冷却，并与周围过冷态赤藓糖醇形成巨大的温差，气泡表面的赤藓糖醇具有足够的势能克服原有的凝固阻力，进而使过冷态的赤藓糖醇形成晶核，然后凝固释热，从而降低赤藓糖醇的过冷度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮气经低温处理后温度不高于15℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每千克的赤藓糖醇中，氮气的泵入量不低于2L/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氮气气泡的直径小于1cm。5.一种抑制赤藓糖醇相变储热材料过冷度的储热装置，其特征在于包括：氮气发生装置(13)、氮气冷却装置、减压阀、流量控制装置、单向止回阀、氮气雾化装置和赤藓糖醇相变储热器；所述氮气发生装置(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：范利武，杨生，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：