[實用新型]相變蓄冷和液蓄冷水箱

有效

• 申請號: 201720507284.2
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN206875787U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 王偉;黃衛;汪長江
• 申請（專利權）人: 合肥天鵝制冷科技有限公司
• 主分類號: F25D3/10
• 分類號: F25D3/10;F25D11/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本實用新型涉及冷液機領域，具體是一種相變蓄冷和液蓄冷水箱。

背景技術

具有蓄冷功能的冷液機是近年來發展一個方向，其主要目的是避免集中消耗能源，利用富電狀態下蓄冷，當大功率負載需要集中散熱時而放冷。例如，在車載、艦載等條件下的高功率激光、雷達、電磁脈沖等武器系統，熱負載通常表現出能量集中，熱密度很高，間歇工作等特點。此時，這類冷液機往往需要解決在有限的空間、時間和電力條件下，獲得最佳綜合解決方案，其中蓄冷技術已作為其中之一。在蓄冷技術中，由于相變蓄冷材料的儲能密度遠高于同體積顯熱儲能，所以世界各國對蓄冷材料的運用也相當重視，特別有效減少了蓄冷裝置的體積。另一方面，冷液機蓄冷早期往往采用冰蓄冷方式，其相變溫度過低，在壓縮機制冷時，蒸發溫度往往要到－10℃～－6℃，才能較好蓄冷結冰，這樣會造成機組的效率低、能耗高。所以，行業內尋找更合適的相變蓄冷材料越來越成為熱點，特別相變溫度在3℃～20℃間復合相變材料，來運用于空調和冷液機領域。

目前，特殊用途的冷液機大多采用乙二醇水溶液作為冷卻液，確保機組在各種工況和環境條件下，不產生凝結現象。如何將相變蓄冷材料與冷卻液進行有效的結合，發揮各自優勢，也成為在冷液機方向研究的重點。

例如，1 m³，66 %乙二醇水溶液，從20 ℃降至0 ℃，可蓄冷量Q_66%乙二醇 = C·m· △t= 2.97 kJ/(kg·℃)×1095 kg×20 ℃=65043 kJ，式中乙二醇水溶液物性參數取平均溫度10 ℃查得。若將30%的體積采用相變溫度為6.2℃的相變蓄冷材料（如月桂醇－辛酸），相變潛熱約為173 kJ/kg，則相變可蓄冷量Q_{月桂醇－辛酸}= h·m= 173 kJ/kg×264kg=45672 kJ，再加上70%的體積乙二醇水溶液蓄冷量，則總蓄冷量約為91202 kJ。兩者相比，后者蓄冷量增加了約40%。另一方面，若采用冰蓄冷，相變溫度下將6℃以上，通常壓縮機的能效比會下降12%以上。為此，蓄冷加高效節能的冷液機未來會有較大前景，其中具有蓄冷功能的水箱正是這一技術結合的重要環節。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有技術存在的問題，提供一種結構緊湊，具有高效、節能、響應快速的冷液機用相變蓄冷和液蓄冷水箱，綜合利用蓄冷棒內的相變蓄冷材料和儲液箱內的冷卻液蓄冷，達到和滿足高能量、熱密度、間歇性的發熱裝備的散熱需求。

本實用新型的技術方案如下：

一種相變蓄冷和液蓄冷水箱，包括有儲液箱、儲液箱內部流動的冷卻液，其特征在于：所述的儲液箱中分別豎向設置有多個蓄冷棒，所述的多個蓄冷棒的頂部分別連接有透氣帽，多個蓄冷棒中分別安裝有金屬網芯，并分別填充有可“固－液”轉換的相變蓄冷材料，所述的金屬網芯包括有網架和網絲，所述的網架為圓筒狀結構，所述的網絲設置于所述網架的內部，并為沿所述網架的徑向呈輻射狀分布的“米”字形結構。

所述的相變蓄冷和液蓄冷水箱，其特征在于：所述的儲液箱分別設有冷卻液進、出接口，儲液箱的頂面采用正三角形交叉排布形式均布有用于插裝所述多個蓄冷棒的多個接口，儲液箱的頂部安裝有排氣閥。

所述的相變蓄冷和液蓄冷水箱，其特征在于：所述的冷卻液為乙二醇水溶液或水。

所述的相變蓄冷和液蓄冷水箱，其特征在于：所述的多個蓄冷棒分別為導熱良好的金屬圓管，底部密封，頂部開口，且分別設有兩個接口，一個接口用于連接所述的儲液箱，另一個接口用于連接所述的透氣帽。

所述的相變蓄冷和液蓄冷水箱，其特征在于：所述的相變蓄冷材料以有機材料或水為基材，可加入納米級粒子復合。

本實用新型進一步闡述如下：

多個蓄冷棒的具體容量、尺寸和數量，應依據具體的儲液箱尺寸、冷卻液流態、換熱系數和所需相變蓄冷要求等等因素確定，多個蓄冷棒筒體通常采用不銹鋼材質。多個蓄冷棒內的金屬網芯，是為相變蓄冷材料提供更好的強化傳熱通道。

通常相變蓄冷材料在多個蓄冷棒筒體內凝固的過程：緊靠筒壁的材料首先凝結成固體，然后慢慢向里凝固，越靠近筒芯熱阻越大，完全凝固成固體需要很大時間，當圓筒尺寸增大，有時就無法滿足實際需求。為此，本實用新型的金屬網芯就是要通過強化傳熱通道，解決筒芯部位相變蓄冷材料的凝固問題。其中，網絲編織成 “米”字形的輻射狀結構，就是要加快這一凝固過程，從而提高蓄冷棒的效率。在實施過程中，“米”字形的輻射狀結構的輻射線數量應根據需要而定，網架的尺寸越大，“米”字形的輻射狀結構越密，網絲也就越多。