一种以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统，包括水合物生成反应槽、水合物生成反应槽循环制冷组件、水合物储存器、储气罐和蒸发器；所述水合物生成反应槽和水合物储存器之间通过管路构成水合物浆体、气体和液体流动循环，并且通过相应的元器件实现流动控制；所述储气罐与气路连接并且通过阀门实现流通控制；所述蒸发器通过水合物分解管道与水合物储存器连接，所述水合物分解管道上设置有第三水泵。本申请的制冷及蓄冷系统，利用水合物浆体生成放热，分解吸热的特点，高效地在系统中进行热量转移，并且水合物储存器中的水合物浆体可为区域制冷、食品保鲜、药物冷藏等场合提供冷量，具有效率高、环境友好、成本低、应用便捷的优点。便捷的优点。便捷的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统


[0001]本专利技术涉及制冷与蓄冷
，具体涉及一种以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统。

技术介绍

[0002]气体水合物是一种非化学计量的笼型晶体结构物质，由主体分子(H2O)和客体分子(甲烷、乙烷、二氧化碳、硫化氢等气体分子)组成。主体分子之间通过氢键形成三维笼型结构并形成不同大小、类型的孔穴，客体分子受到范德华力的牵引，选择性地吸附进孔穴中，形成水合物。
[0003]气体水合物相变潜热与冰接近，但具有比冰更高的相变温度和更宽的相变温度范围，气体水合物的相变温度在5～12℃之间，在该相变温度区间内HCFC
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141b(R141b)气体水合物和CO2气体水合物相变潜热分别为330kJ/kg和374kJ/kg。
[0004]随着人们生活水平的提高，越来越多的人喜爱参加户外活动，不管是露营还是野餐又或是其他的活动，在炎热的天气条件下，如何获得些许凉意成为人们所需要考虑的问题，现在市场提供一些给人们消暑降温的工具，比如遮阳伞和电风扇等，但这些降温效果相对有限。
[0005]公开号为CN102494380A的专利公开了一种具有制冷功能的水合物蓄冷系统，其包括水合物蓄冷槽、换热器、低压储气罐、蒸发器、降压装置、高压储气罐、压力控制阀、第一单向阀和第二单向阀,所述水合物蓄冷槽为一压力密封容器且内部充有水,该水合物蓄冷槽经过所述第一单向阀连接所述高压储气罐,经过所述第二单向阀连接所述低压储气罐,所述换热器设置于该水合物蓄冷槽周围,该低压储气罐连接所述蒸发器,该蒸发器依次经过所述降压装置和压力控制阀连接所述高压储气罐。该系统的主要专利技术点在于利用水合物分解时形成的高压气体,经节流、液化、蒸发再次实现制冷,从而不仅回收了水合物的相变潜热,还回收了高压气体的一部分功,使得整个系统达到了效率更高、更加节能的有益效果。但该系统存在如下弊端：1、在水合物生成阶段，向水合物蓄冷槽内注入低压气体的压力大小要通过低压储气罐的弹簧和隔板进行调节，这种控制方式会导致水合物蓄冷槽内的注气压力不稳定，使水合物生成缓慢，从而影响整个系统的效率；2、制冷过程必须伴随着水合物的循环分解、合成过程，而无法形成可独立的蓄冷供冷循环，这一定程度上制约了系统应用的便捷性。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种效率高、环境友好、成本低、应用便捷的以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统。
[0007]本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：一种以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统，包括水合物生成反应槽、水合物生成反应槽循环制冷组件、水合物储存器、储气罐和蒸发器，所述水合物生成反应槽上设置有水合物浆体出口、气体入口和液体入口，所述水合
物储存器上设置有水合物浆体入口、气体出口和液体出口；所述水合物浆体出口通过水合物输送管道与水合物浆体入口连通，所述水合物输送管道上设置有浆体泵和第四阀门；所述气体出口通过气体管道与气体入口连通，所述气体管道上设置有第一阀门和压缩机；所述气体管道靠近气体出口的一端通过支管与储气罐连接，所述支管上设置有第二阀门；所述液体出口通过液体管道与液体入口连接，所述液体管道上设置有第二水泵和第三阀门；所述蒸发器通过水合物分解管道与水合物储存器连接，所述水合物分解管道上设置有第三水泵。
[0008]进一步，所述水合物生成反应槽的底部设置有多层孔板。
[0009]进一步，所述气体管道上还设置有干燥过滤器。
[0010]进一步，所述水合物生成反应槽循环制冷组件包括冷却器和换热管，所述冷却器通过冷却介质管道与换热管连接，所述冷却介质管道上设置有第一水泵，所述换热管设置在水合物生成反应槽的周围。
[0011]进一步，所述水合物浆体出口、气体入口和液体入口均设置在水合物生成反应槽的底部。
[0012]进一步，所述水合物浆体入口和气体出口设置在水合物储存器的顶部，所述液体出口设置在水合物储存器的底部。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术所述的以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统，一方面，通过压缩机向水合物生成反应槽内输入水合物循环分解产生的气体工质，优化了注气压力的稳定性，提高了水合物循环生成的速率；另一方面，通过设置水合物储存器和储气罐，所述水合物储存器、储气罐和蒸发器之间通过相应的管路阀门构件连接而构成可独立工作的蓄冷供冷单元，当水合物储存器内水合物浆体充足时，可卸下蓄冷供冷单元，运行第三水泵，将水合物储存器内的水合物浆体运输到蒸发器中分解吸热，产生的大量气体可通过打开第二阀门、使气体进入储气罐储存来调节水合物储存器内压力，使得水合物持续分解，因而形成了可独立的蓄冷供冷循环，提高了系统应用的便捷性。此外，在水合物生成反应过程中，用压缩机驱动水合物循环分解产生的气体工质从水合物生成反应槽底部进入，用第二水泵驱动水合物循环分解产生的液体工质也从水合物生成反应槽的底部进入，不仅增加了水合物生成反应槽内气液的流动，而且气体工质通过多层孔板均化，并形成大量鼓泡，无需机械搅拌即可使气体与水充分接触，进一步有效增加了水合物生成的速率。
[0015]总之，本申请的以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统，利用水合物浆体生成放热，分解吸热的特点，高效地在系统中进行热量转移，为用户端提供冷量，向高温端释放热量，并且水合物储存器中的水合物浆体可为区域制冷、食品保鲜、药物冷藏等场合提供冷量，具有效率高、环境友好、成本低、应用便捷的优点。所选择的客体工质可为对环境友好、与系统匹配良好、具有出色的热物理性能、有较高分解焓、具有来源广泛、经济性好的气体，并且可以减少传统制冷剂的使用，来达到缓解全球变暖、臭氧层破坏的目的。
附图说明
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。
[0017]图1为本专利技术优选实施例的结构示意图。
[0018]图中：1
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冷却器、2
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第一水泵、3
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换热管、4
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多层孔板、5
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浆体泵、6
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第一阀门、7
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压缩机、8
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第二水泵、9
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水合物储存器、10
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储气罐、11
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第二阀门、12
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第三水泵、13
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蒸发器、14
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第三阀门、15
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第四阀门、16
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水合物生成反应槽、17
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干燥过滤器。
具体实施方式
[0019]以下将结合附图对本专利技术进行详细说明，如图1所示：本专利技术提供了一种以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统，包括冷却器1、第一水泵2、换热管3、多层孔板4、浆体泵5、第一阀门6、压缩机7、第二水泵8、水合物储存器9、储气罐10、第二阀门11、第三水泵12、蒸发器13、第三阀门14、第四阀门15、水合物生成反应槽16和干燥过滤器17。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以水合物浆体为工质的制冷及蓄冷系统，其特征在于：包括水合物生成反应槽(16)、水合物生成反应槽循环制冷组件、水合物储存器(9)、储气罐(10)和蒸发器(13)，所述水合物生成反应槽上设置有水合物浆体出口、气体入口和液体入口，所述水合物储存器上设置有水合物浆体入口、气体出口和液体出口；所述水合物浆体出口通过水合物输送管道与水合物浆体入口连通，所述水合物输送管道上设置有浆体泵(5)和第四阀门(15)；所述气体出口通过气体管道与气体入口连通，所述气体管道上设置有第一阀门(6)和压缩机(7)；所述气体管道靠近气体出口的一端通过支管与储气罐连接，所述支管上设置有第二阀门(11)；所述液体出口通过液体管道与液体入口连接，所述液体管道上设置有第二水泵(8)和第三阀门(14)；所述蒸发器通过水合物分解管道与水合物储存器连接，所述水合物分解管道上设置有第三水泵(12)。2.根据权利要求1所述的以水合物浆体为工质的制冷及...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢楠，王康睿，刘志强，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：