一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统

1.本发明一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统，其属于水合物相变微胶囊蓄冷装置技术领域。


背景技术：

2.目前，我国主要电网的负荷率在逐年下降，峰谷差越来越大，为保证电网安全、稳定运行，需大力推广各类蓄能技术。因此，对新型的蓄冷技术的研究具有一定的现实意义和经济效益。应用蓄冷技术可以改善电厂发电机组运行状况，减少对矿物燃料的消耗和运行费用高、效率低的调峰电站的投入。目前，常用的是水蓄冷系统，但其相变温度低，制冷机组效率低。相变材料蓄冷系统是一种新型的储能系统，其中，水合物相变潜热巨大，利用相变微胶囊的封装技术将具有较高潜热值的水合物相变材料封装在其内部，通过其水合物结晶与分解发生相变从而进行储能、释能，效率高，且其占地面积小、体积较小，在未来有望取代现有的水蓄冷技术，实现商业化应用。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统；利用水合物相变潜热值高的优势，选择热力学添加剂，如环戊烷、四丁基溴化铵作为客体分子进行封装，以实现以较小体积，较高换热效率的数据中心应急制冷。
4.为达到以上技术目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统，它包括蓄冷罐和释冷罐，蓄冷罐通过管路连接制冷压缩机，所述蓄冷罐经过蓄冷阀、蓄冷泵后连接至共用管，共用管连接至设置在释冷罐中的螺旋换热器上；该蓄冷系统设置两条支路，一条支路为释冷罐依次经过释冷阀、释冷泵和蓄冷进口阀后由冷流回管连接至蓄冷罐；另一条支路由释冷罐上设置过滤砂网的出口依次经过板式换前阀、板式换前泵后由冷流换热管连接至板式换热器；板式换热器再依次经过板式换后泵、板式换后阀由共用管连接至螺旋换热器；所述共用管上设有共用阀；该蓄冷系统还设有控制器，控制器与蓄冷阀、共用阀、板式换后阀、板式换前阀、释冷阀、蓄冷进口阀进行电连接；所述蓄冷罐中设有冷媒流体和水合物相变微胶囊，水合物相变微胶囊中封装有热力学添加剂，如以环戊烷、四丁基溴化铵作为客体分子作为客体分子进行封装所述蓄冷泵和释冷泵为高扬程叶轮泵，板式换前泵和办事换后泵为低扬程叶轮泵。
5.所述蓄冷阀、共用阀、板式换后阀、板式换前阀、释冷阀、蓄冷进口阀为电磁蝶阀。
6.一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统的工作方法，包括以下步骤：s1.制冷压缩机利用谷电在系统不需要运行时对蓄冷罐进行蓄冷操作；s2.应对用户端发出的高温报警信号，蓄冷罐内蓄冷完成的冷媒流体和相变微胶
囊，经由蓄冷阀(14)中流出通过蓄冷泵，打开共用阀冷媒流体通过管路进入螺旋换热器与释冷罐内的流体进行换热；s3.释冷罐内得到冷量的冷媒流体通过过滤网筛使得相变微胶囊留在罐体内，冷媒流体通过板式换前阀，在板式换前泵的作用下通向用户端的板式换热器(13)进行换热；s4.释冷罐内释放完冷量的微胶囊通过释冷阀，在释冷泵的作用下通过蓄冷进口阀重新回到蓄冷罐内，再通过制冷压缩机重新进行蓄冷；s5.在板式换热器释放完冷量的冷媒流体通过板式换后泵依次通过板式换后阀、共用阀再次返回到释冷罐中，完成一次循环；重复以上步骤，进行持续制冷过程。
7.本发明的有益效果为：该系统包括蓄冷循环单元、释冷循环单元，蓄冷循环单元采用蓄冷罐连接制冷压缩机，蓄冷罐与释冷罐之间通过管路连接，通过泵与阀的配合构成循环回路；释冷单元中释冷罐与用户端的板式换热器通过管路连接，构成循环回路。两个循环单元在释冷罐中进行能量交换，采用水合物相变微胶囊移动式换热的方式，强化了相变胶囊的运动，最大限度的提高了换热效果。释冷罐中得到冷量的冷媒流体循环到用户端进行热交换，释冷罐中释放冷量的冷媒体循环到蓄冷罐中进行再一次的冷却。确保蓄冷系统运行过程中始终保持一路回收，一路进行换热的状态，有效缩短了释冷时间，有利于实现快速制冷。本发明系统中的电磁蝶阀，以及系统的循环均由程序控制单元智能化控制。
8.所采用的水合物相变微胶囊储冷系统可以有效的降低蓄冷罐的体积，并且采用相变微胶囊移动式换热的方式，相对于传统固定相变胶囊的换热方式，强化了相变胶囊的运动，最大限度的提高了冷媒水与相变微胶囊之间的换热效果。该相变蓄冷系统基于水合物相变微胶囊高潜热量的优势，可以大幅度缩小蓄冷设备的体积，并且通过对蓄冷系统结构的优化设计，利用相变材料较大的潜热值，在缩小相变蓄冷系统体积的前提下，相比于传统的换热装置更大幅度上提高了换热效率。此水合物相变微胶囊储冷系统可以有效的改善现在蓄冷设备庞大的占地体积，换热效率较低的弊端，可以广泛应用于数据中心的应急制冷装置以及各种大体积商业化区域制冷。
附图说明
9.图1为一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统的示意图。
10.图中：1、冷流回管，2、蓄冷泵，3、释冷泵，4、板式换后泵，5、板式换前泵，6、冷流换热管，7、蓄冷罐，8、释冷罐，9、共用管，10、控制器，11、螺旋换热器，12、制冷压缩机，13、板式换热器，14、蓄冷阀，15、共用阀，16、板式换后阀，17、板式换前阀，18、释冷阀，19、蓄冷进口阀，20、过滤筛网。
具体实施方式
11.以下结合具体技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
12.图1示出了一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统，它包括蓄冷罐7和释冷罐8，蓄冷罐7通过管路连接制冷压缩机12，蓄冷罐7中设有冷媒流体和相变微胶囊。
13.蓄冷罐7经过蓄冷阀14、蓄冷泵2后连接至共用管9，共用管9连接至设置在释冷罐8中的螺旋换热器11上；该蓄冷系统设置两条支路，一条支路为释冷罐8依次经过释冷阀18、释冷泵3和蓄冷进口阀19后由冷流回管1连接至蓄冷罐7；另一条支路由释冷罐8上设置过滤
筛网20的出口依次经过板式换前阀17、板式换前泵5后由冷流换热管6连接至板式换热器13；板式换热器13再依次经过板式换后泵4、板式换后阀16由共用管9连接至螺旋换热器11；共用管9上设有共用阀15；该蓄冷系统还设有控制器10，控制器10与蓄冷阀14、共用阀15、板式换后阀16、板式换前阀17、释冷阀18、蓄冷进口阀19进行电连接；蓄冷泵2和释冷泵3为高扬程叶轮泵，板式换前泵5和办事换后泵4为低扬程叶轮泵。蓄冷阀14、共用阀15、板式换后阀16、板式换前阀17、释冷阀18、蓄冷进口阀19为电磁蝶阀。
14.采用上述技术方案工作时，具体包括以下步骤：1.制冷压缩机12完成对蓄冷罐7进行蓄冷操作后，蓄冷罐7内蓄冷完成的冷媒水和蓄冷完成后的水合物相变微胶囊从蓄冷阀14中流出通过蓄冷泵2，通过由控制器10控制的共用阀15冷流体通过管路进入螺旋换热器11与释冷罐8内的流体进行换热。
15.2.释冷罐8内得到冷量的流体通过过滤网筛20，使得水合物相变微胶囊留在罐体内而冷媒水通过板式换前阀17，在板式换前泵5的作用下通向用户端通过板式换热器13进行换热。
16.3.释冷罐8内释放完冷量的流体通过由控制器10控制释冷阀18，在高扬程叶轮泵3的作用下通过由控制器10控制的蓄冷进口阀19重新回到蓄冷罐7内通过制冷压缩机12重新进行蓄冷。
17.4.在板式换热器13释放完冷量的流体通过小扬程叶轮泵4依次通过由控制器10控制的共用阀15、板式换后阀16再次返回到释冷罐8中等待下一次的交换冷量。
18.5.继续重复第一步操作，直至所需用户端的温度达到适合的温度。
19.以上所述仅为本发明的实施例之一，凡在本发明的原则之内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统，它包括蓄冷罐（7）和释冷罐（8），蓄冷罐（7）通过管路连接制冷压缩机（12），其特征在于：所述蓄冷罐（7）经过蓄冷阀（14）、蓄冷泵（2）后连接至共用管（9），共用管（9）连接至设置在释冷罐（8）中的螺旋换热器（11）上；该蓄冷系统设置两条支路，一条支路为释冷罐（8）依次经过释冷阀（18）、释冷泵（3）和蓄冷进口阀（19）后由冷流回管（1）连接至蓄冷罐（7）；另一条支路由释冷罐（8）上设置过滤砂网（20）的出口依次经过板式换前阀（17）、板式换前泵（5）后由冷流换热管（6）连接至板式换热器（13）；板式换热器（13）再依次经过板式换后泵（4）、板式换后阀（16）由共用管（9）连接至螺旋换热器（11）；所述共用管（9）上设有共用阀（15）；该蓄冷系统还设有控制器（10），控制器（10）与蓄冷阀（14）、共用阀（15）、板式换后阀（16）、板式换前阀（17）、释冷阀（18）、蓄冷进口阀（19）进行电连接；所述蓄冷罐（7）中设有冷媒流体和水合物相变微胶囊。2.根据权利要求1所述的一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统，其特征在于：所述蓄冷泵（2）和释冷泵（3）为高扬程叶轮泵，板式换前泵（5）和板式换后泵（4）为低扬程叶轮泵。3.根据权利要求1所述的一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统，其特征在于：所述蓄冷阀（14）、共用阀（15）、板式换后阀（16）、板式换前阀（17）、释冷阀（18）、蓄冷进口阀（19）为电磁蝶阀。4.根据权利要求1所述的一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.制冷压缩机（12）利用谷电在系统不需要运行时对蓄冷罐（7）进行蓄冷操作；s2.应对用户端发出的高温报警信号，蓄冷罐（7）内蓄冷完成的冷媒流体和水合物相变微胶囊，经由蓄冷阀(14)中流出通过蓄冷泵（2），打开共用阀（15）冷媒流体通过管路进入螺旋换热器（11）与释冷罐（8）内的流体进行换热；s3.释冷罐（8）内得到冷量的冷媒流体通过过滤网筛（20）使得水合物相变微胶囊留在罐体内，冷媒流体通过板式换前阀（17），在板式换前泵（5）的作用下通向用户端的板式换热器(13)进行换热；s4.释冷罐（8）内释放完冷量的微胶囊通过释冷阀（18），在释冷泵（3）的作用下通过蓄冷进口阀（19）重新回到蓄冷罐（7）内，再通过制冷压缩机（12）重新进行蓄冷；s5.在板式换热器（13）释放完冷量的冷媒流体通过板式换后泵（4）依次通过板式换后阀（16）、共用阀（15）再次返回到释冷罐（8）中，完成循环；重复以上流程，进行持续制冷过程。

技术总结
一种移动式水合物相变微胶囊蓄冷系统，其属于微胶囊蓄冷装置技术领域。该系统包括蓄冷循环单元、释冷循环单元，蓄冷循环单元采用蓄冷罐连接制冷压缩机，蓄冷罐与释冷罐之间通过管路连接，通过泵与阀的配合构成循环回路；释冷单元中释冷罐与用户端的板式换热器通过管路连接，构成循环回路。两个循环单元在释冷罐中进行能量交换，采用水合物相变微胶囊移动式换热的方式，强化了相变胶囊的运动，最大限度的提高了换热效果。释冷罐中得到冷量的冷媒流体循环到用户端进行热交换，释冷罐中释放冷量的微胶囊循环到蓄冷罐中进行再一次的冷却。确保蓄冷系统运行过程中始终保持一路回收，一路进行换热的状态，有效缩短了释冷时间，有利于实现快速制冷。实现快速制冷。实现快速制冷。


技术研发人员：宋永臣 蒋兰兰 成祖丞 杨明军 陈聪 刘瑜 张芝
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2021.11.09
技术公布日：2022/3/7