[發明專利]一種基于相變微膠囊液漿儲冷裝置的冷卻系統及運行方法

有效

• 申請號: 201710600876.3
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107421030B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 余慶華;趙鵬程;史凱旋
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/65;F24F11/89;F24F13/30;F28D20/02
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張火春

1.一種基于相變微膠囊液漿儲冷裝置的冷卻系統，其特征在于：該冷卻系統采用相變微膠囊液漿進行冷能的傳輸和儲存，相變微膠囊液漿通過主制冷機制冷后送往用戶終端換熱達到制冷的目的，用戶終端返回的溫度較高的相變微膠囊液漿又返回主制冷機，形成一個制冷循環回路，主制冷機出口溫度較低的相變微膠囊液漿又可通過管道送往儲冷裝置暫時儲存，所述相變微膠囊液漿中采用的相變微膠囊采用凝固點在5?12℃之間的相變材料、以及熔點超過40℃的殼體材料封裝制成直徑小于20微米的微膠囊，相變微膠囊在載流體中形成均勻分散的懸浮液，所述載流體的凝固點小于相變材料的凝固點；所述相變微膠囊按一定的比例均勻散布在載流體中，形成固液兩相的液漿，相變微膠囊的體積濃度小于25％。

2.如權利要求1所述的基于相變微膠囊液漿儲冷裝置的冷卻系統，其特征在于：該冷卻系統包括主制冷機、第一供給泵、第二供給泵、儲漿罐、以及用戶終端，所述第二供給泵用于將主制冷機產生冷態的相變微膠囊液漿輸送至用戶終端換熱，然后通過管道L3返回主制冷機的入口形成一個循環制冷回路；所述儲漿罐的冷端S2通過管道L2與主制冷機的出口管道相連，儲漿罐的熱端S1通過管道L1與第一供給泵入口相連，第一供給泵的出口連接主制冷機的入口，管道L1和L2上分別設有相應的閥門V1和V4。

3. 如權利要求2所述的基于相變微膠囊液漿儲冷裝置的冷卻系統，其特征在于：所述L3管道上依次設有閥門V7和V8，管道L1上依次設有閥門V1和V2，閥門V7和V8之間的L3管道通過連接管道與閥門V1和V2之間管道L1相連，所述主制冷機的出口管道上依次設有閥門V3和V5，管道L2與閥門V3和V5之間的主制冷機的出口管道相連，通過閥門V1- V5，以及V7、V8的切換，該冷卻系統形成至少五種運行模式。

4.如權利要求2或3所述的基于相變微膠囊液漿儲冷裝置的冷卻系統，其特征在于：所述儲漿罐進出口設有均流布液器或集液器，可使所述相變微膠囊液漿的溫度在儲漿罐中保持自然分層。

5.如權利要求2或3所述的基于相變微膠囊液漿儲冷裝置的冷卻系統，其特征在于：所述相變材料采用自十二烷酸甲酯、十四烷、鄰苯二甲酸二丁酯和甲酸等的一種；所述殼體材料采用聚苯乙烯、聚乙烯醇、脲醛樹脂和碳化硅中的一種；所述載體流體采用水、乙二醇、甲苯和氯苯中的一種。

6.如權利要求2或3所述的基于相變微膠囊液漿儲冷裝置的冷卻系統，其特征在于：所述管道L1靠近儲漿罐的熱端S1處設有測溫點一，所述管道L2靠近儲漿罐的冷端S2處設有測溫點二，所述儲漿罐內也設有測溫儀。

7.一種如權利要求1所述的冷卻系統的相變微膠囊液漿制造方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

采用原位聚合法在相變材料液滴表面形成包腹殼體，干燥后形成穩定的相變微膠囊，相變微膠囊的尺寸在5-20微米之間，然后將相變微膠囊按一定的比例均勻散布在載流體中，形成固液兩相的液漿，相變微膠囊的體積濃度小于25%。

8.一種如權利要求3所述的冷卻系統的運行方法，其特征在于：該冷卻系統的運行方法有五種模式，分別為：模式一僅將來自所述主制冷機的冷能充入所述儲漿罐；模式二為僅通過在所述儲漿罐中排放冷能來為所述用戶終端供冷；模式三為僅使用所述主制冷機為所述用戶終端供冷；模式四為由所述主制冷機和所述儲漿罐共同為所述用戶終端供冷；模式五為使用主制冷機既為所述用戶終端供冷，同時也為所述儲漿罐充入冷能，基于不同的冷卻負載和電力負載，通過所述上述管路上的閥門和所述兩個供給泵的開關或啟停組合可在五種運行模式之間進行切換。

9.如權利要求8所述的運行方法，其特征在于：其中在所述儲漿罐充冷過程中，儲漿罐熱端S1處測溫儀所測得溫度逐漸降低，當熱端S1處溫度降低到小于相變材料的凝固點和過冷度之差時，所述充冷過程完成，且所述主制冷機被關閉。

10.如權利要求8所述的運行方法，其特征在于：所述儲漿罐放冷過程中，儲漿罐冷端S2處測溫儀所測得溫度逐漸增加，當冷端S2處溫度升高到大于相變材料的凝固點和過熱度之和時，所述放冷過程結束。