CN100416171C - 制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器 - Google Patents

制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器 Download PDF

Info

Publication number
CN100416171C
CN100416171C CNB2004100773256A CN200410077325A CN100416171C CN 100416171 C CN100416171 C CN 100416171C CN B2004100773256 A CNB2004100773256 A CN B2004100773256A CN 200410077325 A CN200410077325 A CN 200410077325A CN 100416171 C CN100416171 C CN 100416171C
Authority
CN
China
Prior art keywords
hfc
container
cold
aqueous solution
anionic surfactant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004100773256A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1789837A (zh
Inventor
梁德青
樊栓狮
李金平
周薇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Original Assignee
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS filed Critical Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority to CNB2004100773256A priority Critical patent/CN100416171C/zh
Publication of CN1789837A publication Critical patent/CN1789837A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100416171C publication Critical patent/CN100416171C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于节能领域，涉及一种制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器。本发明所述的蓄冷器，包括恒温槽与内部的容器；恒温槽的上、下端分别设有冷却介质的进口与出口，容器浸泡于循环流动的冷却介质中；容器的上、下端分别设有制冷剂和阴离子表面活性剂水溶液的出口与进口，阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂在容器内形成上下两相；容器内有一金属丝，其穿过阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂两相界面与容器壁面接触。本发明所述的蓄冷器可广泛应用于储能(包括蓄热和蓄冷)，为调节能量供需，移峰填谷，平衡能量***，降低能耗，节约运行费用，实现能量的高效合理利用提供了一条有效途径，具有极大的经济和社会价值。

Description

制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器
技术领域
本发明属于节能领域，涉及一种制冷剂气体水合物蓄冷器，特别是一种制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器。
背景技术在城市建筑物中，空调是最大的用电设备之一，高峰季节(夏季)占建筑物耗电总量的一半以上。空调蓄冷移峰节电技术是实现城市供电平衡和建筑节能的重要手段。目前制冷剂气体水合物比较适合做空调蓄冷介质，制冷剂气体水合物分解焓值与冰的蓄冷密度334kJ/kg相当；生成温度介于5～12℃，与一般空调冷水机组蒸发器的运行工况相近；制冷剂气体水合物可由制冷剂同水直接接触生成、分解，免除了传热热阻，大大提高换热效率。
目前实验室中的制冷剂气体水合物蓄冷***通常采用循环泵产生扰动及机械搅拌促使制冷剂气体水合物快速生成。然而。扰动方式存在以下不足：(1)消耗能源；(2)需要特别设计***装置；(3)需要对形成的水合物进行即时分离，增加了设备的初投资和维护费用。
发明内容
本发明旨在提出一种制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器，推动制冷剂气体水合物储能技术的实用化。
本发明所述的一种制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器，包括恒温槽与内部的容器；恒温槽的上、下端分别设有冷却介质的进口与出口，容器浸泡于循环流动的冷却介质中；容器的上、下端分别设有制冷剂和阴离子表面活性剂水溶液的出口与进口，阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂在容器内形成上下两相；容器内有一金属丝，其穿过阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂两相界面与容器壁面接触。
所述的制冷剂包括以下物质中的两种或者两种以上：
甲烷衍生物系列物质：CFC11、CFC12、HCFC22、HCFC21、HCFC31；
乙烷衍生物系列物质：HFC-125、HFC-134a、HFC-143a、HFC-152a；
丙烷衍生系列物质：HFC-227ca、HFC-227ea、HFC-236ca、HFC-236cb、HFC-236ea、HFC-236fa、HFC-245ca、HFC-245cb、HFC-245ea、HFC-245eb、HFC-245fa、HFC-254cb、HFC-254ea、HFC-254eb、HFC-254fa、HFC-254fb、HFC-254fb；
碳氢化合物：丙烷、正丁烷、异丁烷、环戊烷、环戊烯、异戊烷。
阴离子表面活性剂包括：十二烷基类阴离子表面活性剂、磺酸盐类阴离子表面活性剂、苯磺酸盐类阴离子表面活性剂、硫酸盐类阴离子表面活性剂等四类阴离子表面活性剂。
金属丝包括各种金属丝或其合金金属丝，例如：铁丝、铜丝、铝丝、铂丝、不锈钢丝等。
所述的制冷剂中还可添加促晶剂或/和辅助气体；促晶剂选自正丁醇、四氢呋喃、碳分子筛、碳纳米管以及上述促晶剂的混合物；辅助气体选自甲烷、乙烷、二氧化碳、氮气、氧气以及上述辅助气体的混合物。
将上述两种或两种以上制冷剂混合，或者/和改变表面活性剂水溶液浓度，或/和在水溶液或/和上述制冷剂中添加其它表面活性剂或/和促晶剂或/和辅助气体，或/和变更金属丝的数目或/和改变金属介质的形状或/和同时采用不同材质、形状的金属丝均可实现上述制冷剂气体水合物的静态快速生成。
在上面的组合中，采用以***离子表面活性剂水溶液与制冷剂的组合效果较好：质量百分比浓度为3.8％的十二烷基苯磺酸钠水溶液和R141b液体制冷剂，或者质量百分比浓度为3.8％的十二烷基硫酸钠水溶液和R141b液体制冷剂，或者质量百分比浓度为3.8％的十二烷基磺酸钠水溶液和R141b液体制冷剂。
本发明所提出的一种制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器，金属丝穿过阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂两相界面与容器壁面接触，在外面冷却介质的持续冷却下，金属丝和阴离子表面活性剂的共同作用诱使制冷剂气体水合物快速结晶成核，制冷剂气体水合物在表面活性剂的作用下快速生成，整个水合反应一直在静止的水中进行。
在外部冷源的持续作用下，由于容器内温度分布的不均匀性以及金属丝良好的导热性能，将在金属丝与容器壁面的接触点形成“最大的过冷点”，金属丝贴着壁面破坏了原有的平衡状态，诱使制冷剂气体水合物迅速结晶成核，再加上阴离子表面活性剂的乳化作用促进了水分子同制冷剂分子的相互扩散，促使制冷剂气体水合物静态快速生长。
同传统的冰蓄冷、水蓄冷和共晶盐的蓄冷器相比，本发明发扬了制冷剂气体水合物蓄冷器的所有优点；同搅拌式制冷剂气体水合物蓄冷器相比，本蓄冷器，不但节约了能源，节省了初投资和运行费用，而且蓄冷器可以单独制作，有助于将蓄冷器标准化，操作将会更简单。总之，此发明有巨大的应用潜力，将对制冷剂气体水合物蓄冷技术的实用化起到巨大推动作用。
本发明所述的蓄冷器可广泛应用于储能(包括蓄热和蓄冷)，为调节能量供需，移峰填谷，平衡能量***，降低能耗，节约运行费用，实现能量的高效合理利用提供了一条有效途径，具有极大的经济和社会价值。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明的***图。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本制备方法。
本发明所述的制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器，如图1所示，包括恒温槽1与内部的容器2；恒温槽1的上、下端分别设有冷却介质的进口11与出口12，容器2浸泡于循环流动的冷却介质中；容器2的上、下端分别设有制冷剂和阴离子表面活性剂水溶液的出口21与进口22，阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂在容器2内形成上下两相；容器2内有一金属丝3，其穿过阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂两相界面与容器2壁面接触。
如图2所示，本发明所述的制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器位于蓄冷***的中央，一侧通过制冷机4不断循环产生冷却介质，输入到恒温槽1内，另一侧接水箱6和制冷剂瓶5，向恒温槽1内的容器2输入阴离子表面活性剂水溶液以及制冷剂。
应用本发明所述的蓄冷器进行的制冷剂气体水合物静态快速生成实验：
实验条件：把盛有26.17g质量百分比浓度为3.8％的阴离子表面活性剂水溶液和10.00gR141b液体的φ20×L200试管放入恒温槽中，结果如表一：
表一
  实施例编号   阴离子表面活性剂水溶液   制冷剂   金属丝   恒温槽温度   水合物产生时间   水合反应完成时间
  1   质量百分比为0.038的十二烷基苯磺酸钠水溶液   R141b液体   铁丝   1℃   10min   60min
  2   质量百分比为0.038的十二烷基硫酸钠水溶液   R141b液体   不锈钢丝   3℃   30min   100min
  3   0.038的十二烷基磺酸钠水溶液   R141b液体   铜丝   5℃   50min   400min
实施例一中，把盛有26.17g质量百分比浓度为3.8％的十二烷基苯磺酸钠水溶液和10.00g R141b液体的φ20×L200试管放入1℃的恒温槽中，穿过两相界面且与试管侧壁面相接触的铁丝可以诱导R141b气体水合物在10min以内在铁丝与侧壁面接触处首先生成水合物，水合反应在60min完成。
实施例二中，把盛有26.17g质量百分比浓度为3.8％的十二烷基硫酸钠水溶液和10.00gR141b液体的φ20×L200试管放入3℃的恒温槽中，穿过两相界面且与试管侧壁面相接触的不锈钢丝可以诱导R141b气体水合物在30min以内在不锈钢丝与侧壁面接触处首先生成水合物，水合反应在100min完成。
实施例三中，把盛有26.17g质量百分比浓度为3.8％的十二烷基磺酸钠水溶液和10.00gR141b液体的φ20×L200试管放入5℃的恒温槽中，穿过两相界面且与试管侧壁面相接触的铜丝可以诱导R141b气体水合物在50min以内在铜丝与侧壁面接触处首先生成水合物，水合反应在400min完成。
基于同样的原理，上述实施例中的阴离子表面活性剂水溶液可选用十二烷基类阴离子表面活性剂、磺酸盐类阴离子表面活性剂、苯磺酸盐类阴离子表面活性剂、硫酸盐类阴离子表面活性剂等四类阴离子表面活性剂。
基于同样的原理，上述实施例中的制冷剂可选用以下物质中的两种或者两种以上：
甲烷衍生物系列物质：CFC11(CCl3F)、CFC12(CCl2F2)、HCFC22(CHClF2)、HCFC21(CHCl2F)、HCFC31(CH2ClF)；
乙烷衍生物系列物质：HFC-125(CF3CHF2)、HFC-134a(CF3CH2F)、HFC-143a(CF3CH3)、HFC-152a(CH3CHF2)；
丙烷衍生系列物质：HFC-227ca(CHF2CF2CF3)、HFC-227ea(CF3CHFCF3)、HFC-236ca(CHF2CF2CHF2)、HFC-236cb(CF3CF2CH2F)、HFC-236ea(CHF2CHFCF3)、HFC-236fa(CF3CH2CF3)、HFC-245ca(CF3CF2CH3)、HFC-245cb(CHF2CF2CH2F)、HFC-245ea(CHF2CHFCHF2)、HFC-245eb(CF3CHFCH2F)、HFC-245fa(CF3CH2CH2F)、HFC-254cb(CH3CF2CHF2)、HFC-254ea(CH2FCHFCHF2)、HFC-254eb(CF3CHFCH3)、HFC-254fa(CHF2CH2CHF2)、HFC-254fb(CF3CH2CHF2)、HFC-254fb(CF3CH2CH2F)；
碳氢化合物：丙烷(C3H8)、正丁烷(C4H10)、异丁烷(C4H10)、环戊烷(C5H10)环戊烯(C5H10)、异戊烷(C5H12)。
基于同样的原理，所述的金属丝除了选用铁丝、铜丝、不锈钢丝，还可选用铝丝、铂丝、以及上述金属的合金丝。
所述的制冷剂中还可添加促晶剂或/和辅助气体；促晶剂选自正丁醇、四氢呋喃、碳分子筛、碳纳米管以及上述促晶剂的混合物；辅助气体选自甲烷、乙烷、二氧化碳、氮气、氧气以及上述辅助气体的混合物。

Claims (6)

1. 一种制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器，包括恒温槽(1)与内部的容器(2)；其特征在于：恒温槽(1)的上、下端分别设有冷却介质的进口(11)与出口(12)，容器(2)浸泡于循环流动的冷却介质中；容器(2)的上、下端分别设有制冷剂和阴离子表面活性剂水溶液的出口(21)与进口(22)，阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂在容器(2)内形成上下两相；容器(2)内有一金属丝(3)，其穿过阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂两相界面与容器(2)壁面接触。
2. 根据权利要求1所述的蓄冷器，其特征在于：所述的制冷剂包括以下物质中的两种或者两种以上：
甲烷衍生物系列物质：CFC11、CFC12、HCFC22、HCFC21、HCFC31；
乙烷衍生物系列物质：HFC-125、HFC-134a、HFC-143a、HFC-152a；
丙烷衍生系列物质：HFC-227ca、HFC-227ea、HFC-236ca、HFC-236cb、HFC-236ea、HFC-236fa、HFC-245ca、HFC-245cb、HFC-245ea、HFC-245eb、HFC-245fa、HFC-254cb、HFC-254ea、HFC-254eb、HFC-254fa、HFC-254fb、HFC-254fb；
碳氢化合物：丙烷、正丁烷、异丁烷、环戊烷、环戊烯、异戊烷。
3. 根据权利要求1所述的蓄冷器，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂选自十二烷基类阴离子表面活性剂、磺酸盐类阴离子表面活性剂、苯磺酸盐类阴离子表面活性剂、硫酸盐类阴离子表面活性剂四类阴离子表面活性剂。
4. 根据权利要求1所述的蓄冷器，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂水溶液与制冷剂的组合为：质量百分比浓度为3.8％的十二烷基苯磺酸钠水溶液和R141b液体制冷剂，或者质量百分比浓度为3.8％的十二烷基硫酸钠水溶液和R141b液体制冷剂，或者质量百分比浓度为3.8％的十二烷基磺酸钠水溶液和R141b液体制冷剂。
5. 根据权利要求1所述的蓄冷器，其特征在于：所述的金属丝选自铁丝、铜丝、铝丝、铂丝、不锈钢丝。
6. 根据权利要求1所述的蓄冷器，其特征在于：所述的制冷剂中还添加促晶剂或/和辅助气体；促晶剂选自正丁醇、四氢呋喃、碳分子筛、碳纳米管以及上述促晶剂的混合物；辅助气体选自甲烷、乙烷、二氧化碳、氮气、氧气以及上述辅助气体的混合物。
CNB2004100773256A 2004-12-15 2004-12-15 制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器 Expired - Fee Related CN100416171C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100773256A CN100416171C (zh) 2004-12-15 2004-12-15 制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100773256A CN100416171C (zh) 2004-12-15 2004-12-15 制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1789837A CN1789837A (zh) 2006-06-21
CN100416171C true CN100416171C (zh) 2008-09-03

Family

ID=36787871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100773256A Expired - Fee Related CN100416171C (zh) 2004-12-15 2004-12-15 制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100416171C (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100538221C (zh) * 2007-10-12 2009-09-09 邹杰 一种动态冰蓄冷方法及设备
CN115264679A (zh) * 2022-06-29 2022-11-01 中南大学 一种以co2水合物为蓄冷材料的跨季节蓄冷***

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140824A (en) * 1991-05-28 1992-08-25 Hunt Steven C Gas hydrate thermal energy storage system
CN2272997Y (zh) * 1996-12-21 1998-01-21 中国科学院广州能源研究所 气体水合物蓄冷装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140824A (en) * 1991-05-28 1992-08-25 Hunt Steven C Gas hydrate thermal energy storage system
CN2272997Y (zh) * 1996-12-21 1998-01-21 中国科学院广州能源研究所 气体水合物蓄冷装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1789837A (zh) 2006-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cheng et al. Review and prospects of hydrate cold storage technology
Ding et al. Advanced/hybrid thermal energy storage technology: material, cycle, system and perspective
Li et al. Review of cold storage materials for air conditioning application
Wang et al. Clathrate hydrate technology for cold storage in air conditioning systems
Yu et al. Techno-economic analysis of air source heat pump combined with latent thermal energy storage applied for space heating in China
Zhang et al. Performance analysis of hydrate-based refrigeration system
Zou et al. Preparation and performance of modified calcium chloride hexahydrate composite phase change material for air-conditioning cold storage
Shi et al. A comparative study of different methods for the generation of tetra-n-butyl ammonium bromide clathrate hydrate slurry in a cold storage air-conditioning system
Li Review of thermal energy storage technologies and experimental investigation of adsorption thermal energy storage for residential application
CN101974312B (zh) 一种用于空调***的蓄冷介质及其制备方法
CN101434833B (zh) 一种纳米制冷剂水合物相变蓄冷工质及其制备方法
CN102213504B (zh) 一种lng用于空调的***
CN205717678U (zh) 一种冰蓄冷热泵***
CN104061704A (zh) 高效环保二氧化碳空气源热泵装置
Gao et al. Energy and exergy analysis of an air-cooled waste heat-driven absorption refrigeration cycle using R290/oil as working fluid
CN100416171C (zh) 制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器
CN2909071Y (zh) 双蓄高效空调
Yoon et al. Cycle analysis of air-cooled absorption chiller using a new working solution
Zhang et al. Fundamental studies and emerging applications of phase change materials for cold storage in China
Yang et al. State-of-the-art of cold energy storage, release and transport using CO2 double hydrate slurry
CN201229082Y (zh) 自然工质超市制冷***
CN105644301A (zh) 一种动态冰浆蓄冷公交车空调供冷***
CN1240805C (zh) 制冷剂气体水合物静态快速生成方法
CN206338981U (zh) 节能制冷设备及其***
Meewisse et al. Freezing point depression of various ice slurries

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080903

Termination date: 20211215