在熔化期间具有螺旋延伸管道的热存贮器和其工作方法技术

一种改进的热存贮和回收的方法和设备。方法改进为：在供冷循环中让较暖的冷冻液流过冻结液包覆层包围的初始流动路径，再流过浸在由冻结液包覆层冷却的存贮液中的增加路径；在存贮循环中在存贮区内保留大量未冻结的存贮液，并通过辅助导管延长初始流动路径设备改进为：有一个可浸在未冻结的存贮液中的辅助导管，该导管在供冷循环时可与原有管道相连；还有一个使辅助导管不会生成冻结液包覆层的装置。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与热存贮有关，本专利技术提出了一个改进的用于利用在容器中形成并保存于其中的冰的方法和设备。众所熟知的热存贮设备是这样的它在非峰值能量期间生成冰，并用此冰作为空调用的冷源。这样的热存贮设备其中有一种是让冷冻剂(如盐水或乙二醇溶液)流过一个管道，该管道浸在一个盛有可冻结的存贮液(如水)的池子中。水池封闭在一个容器内，冷冻液管道通常弯成螺旋形，并有多个管道段浸在水池中。冷冻液管道一般是平行地安装在水池中的，并连在入口集管与出口集管之间。入口与出口集管从一个或多个热交换器中接收冷冻剂，并向热交换器中放出冷冻剂。在热交换器中，冷冻剂在产生冰的循环过程中被冷却，在供冷循环过程中受热。在工作过程中至少要在某些时期内搅动存贮液以减少温度分层。在产生冰的循环过程中，在低于池内存贮液固化温度的温度下，通过机械致冷而在热交换器(通常称之为“冷却器”)中连续地生产出冷却了的冷冻剂。该冷冻剂通过管道流入入口集管，再从出口集管流出而流回到冷却器中。存贮液将凝结在管道周围把管道包住，并逐渐长成一层很厚的冻结液包覆层(通常是冰)。在毗邻的平行管道上的冻结包覆层互相连接起来之前，将达到最佳的有效存贮容量。然而，大量的未冻结的存贮液一般将留在容器壁边上或留在相邻的冻结包覆层之间，并且，这样的自由液将在接近于凝固点的温度达到平衡。在供冷循环时，让冷冻剂循环流入热交换器(如作为空调系统的一个部件)中，并在此受热;然后重新回到热存贮器内的管道中，并在此被冻结包覆层所冷却。然而，随着每个冻结包覆层的熔化，在包覆层的内部就形成了一个围绕冷冻剂管道的液体套筒。该液体套筒在温度高于存贮液凝固点时将继续增大，并将局部地把管道表面和剩下的冻结包覆层隔开。这就导致由出口集管中出来的冷冻液的温度暂时升高(在存贮液凝固点之上)，由于热存贮器不能连续将冷冻液冷却到接近于存贮液凝固点的温度，因而降低了热存贮器的设计参数。后一状况尽管是暂时的，但也要继续保持下去，直到冻结包覆层因液体套筒层的热传递而打开，从而使包覆层外面的受搅动的自由液体也对冷却管子表面发生作用时为止。但是，当容器内的自由液体的浮力效应足以抬起冻结包覆层，从而驱使冰顶住管子表面的下部时，这种状况也可以部分消除。因此，这对克服在供冷循环早期在管子与冻结包覆层之间形成的液体套筒的影响是十分有利的。本专利技术的主要目的是提出一种改进的方法与设备，以便刚好在存贮液的凝固点之上的较为均匀的温度下，从热存贮设备中连续获得冷冻剂。本专利技术的另一个目的是提供一种改进的方法与设备，以保证在整个供冷循环过程中，从热存贮器中出来的液体冷冻剂的温度保持匀衡。本专利技术的第三个目的是提出一种改进的方法与设备，以保证从冰存贮器中流出的冷却的液体冷冻剂的温度保持基本恒定。本专利技术的第四个目的是提供一种冰的热存贮装置，它具有可浸在自由存贮液中并能互连的辅助导管，以增加液体冷冻剂的流动路径，这些路径也通过冰包覆的管道。本专利技术的第五个目的是提供一种方法，用于有选择性地增加液体冷冻剂通过冰存贮器的流动路径，这些路径位于用自由存贮液冷冻的导管中。本专利技术的第六个目的是提供一个冰的热存贮装置，它具有可浸在自由存贮液中并可互连的辅助管道，以便接收由冰包覆的管子中来的部分冷却了的液体冷冻剂。简言之，本专利技术是用自由存贮液来补充冷却冷冻剂。所用的方法是在供冷循环过程中，当冷冻剂通过由冻结包覆层(它是在先前的存贮循环中形成的)所包围的初始流动路径时，为暴露在自由存贮液中的冷冻剂提供了扩充的流动路径。冷冻剂通过浸在自由液中的扩充的流动路径并通过由冻结包覆层包围的初始流动路径，其总效果足以使冷冻液的温度降到自由液的温度附近，而在存贮循环时，在冷却了的冷冻剂的作用下，仅在穿过一直浸于存贮液中的管道的初始流动路径上生成冻结包覆层。更可取的方法是让冷冻剂连续通过一个浸在自由存贮液中的导管来完成补充冷却。该导管是由冷结包覆层冷却的，从而把冷冻剂冷却到接近自由存贮液的温度。实现此方法的设备除了冷冻剂管道之外，还有浸在存贮液池内的辅助导管(而存贮液池是密封在容器中的)，以及在冷冻剂管道上生成冷结包覆层期间，使辅助导管不会生成冻结包覆层的装置。在本专利技术的优选实施例中，扩充的冷冻剂流动路径通过了在热存贮器内的液池的一个区域，而这个区域是没有冻结包覆层生成的。这就是说，每个扩充的流动路径可以在容器内，并与冻结包覆层或其形成区保持一定距离。然而，也可把每个扩充的流动路径放在热存贮容器之中或者之外，但要远离标准的存贮液池。也可以仅在供冷循环过程中，在用容器内的冻结存贮液来冷却冷冻剂时，让自由液流动而与扩充的流动路径相接触。参照附图可以对本专利技术的目的与优点作更为详细的说明。附图说明图1是热存贮设备的侧视图，图中除去了一些部件，以便更好地显示本专利技术的优选实施例的细节部分。图2是图1所示装置的末端视图。图3是图1所示装置的一个部分的部分截面的详细透视图。图4是热存贮设备的侧视图，图上除去了一些部件以显示出本专利技术的改型实施例的细节部分。图5是图4所示装置的末端视图。图6是图4所示装置的一部分的细图。图7是本专利技术另一个实施例的侧视图。图8是本专利技术又一个实施例的平面图。图9是本专利技术此外又一个实施例的侧视图。已经观察到，在供冷循环时，从热存贮器(它能在存贮循环时将存贮液冻结在冷冻剂环流管道的表面上)中流出的液体冷冻剂，在供冷循环的初期一开始将接近凝固温度，然后，冷冻剂的温度将随着在每条管道与冻结包覆层之间的熔化存贮液套筒的形成而升高。根据本专利技术已发现，只要使热存贮器中的大量的未冻结的存贮液(这里称之为自由存贮液)与冻结液(这里称之为冰)保持接触，并且，只要在供冷循环时，通过浸在自由存贮液中的辅助区域为液体冷冻剂提供扩充的流动路径(最好是在液体冷冻剂通过由被包覆的管道构成的初始流动路径之后)，就可以减少并消除不希望有的温度升高。由于提供了扩充的流动路径，液体冷冻剂就可进一步被自由存贮液所冷却，而自由存贮液又可由放在存贮器中的冰来冷却。这样通过适当调整每条扩充的流动路径的长度或者通过调整液体冷冻剂与存贮液之间的热传导面积，就可以把液体冷冻剂的温度降到刚好在自由液体与冰的温度之上。辅助区中没有表面上结冰的管道，并且也不允许在管道内结冰。辅助区可以在存贮液池中，或者直接与存贮液池毗连，并从它那里接收液流。供结冰用的管道位于存贮液池中，而辅助区中并没有供结冰用的管道。此外，若仅在供冷循环时让自由存贮液流到辅助区中，也可能把辅助区与存贮液池分开。液体冷冻剂的流动路径的扩充部分最好是初始流动路径的连续延伸，这可通过许多方式来完成。例如，将液体冷冻剂定期地从管道出口中引出，使其通过连续浸在存贮液中的辅助导管，或者让液体冷冻剂连续地流过仅在供冷循环期间浸在自由存贮液中的辅助导管。为了便于表达起见，用“管子”与“冰”这两个词来分别表示液体冷冻剂的初始流动路径的物理通道和存贮液的冻结形式或状态。然而，除了管子之外，可以根据几个已知的结构来选择流动路径的通道，如间隔板，压制或焊接成的板等等。存贮液可以是水或其它已知的可冻结的液体或液体水溶液，它们在发生固/液相变时有融化热。在图1-3中举例说明了一个实现上述方法的设备的优选实施例。此装置与前述的热存贮器的形式相似，包括一个容器20，隔热壁板22，底板2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于热存贮和回收的改进方法，其中，在存贮循环时，可通过如下措施来生成并存贮冻结液，让冷却的冷冻剂流过在存贮液的存贮区中的一条或多条初始流动路径，从而在初始流动路径四周生成冻结液的包覆层，该改进方法包括：在供冷循环中，让较暖的冷冻剂流 过在包覆层中的初始流动路径，然后，再让其流过流动路径的扩展部分，此扩展部分浸在由冻结液包覆层所冷却的存贮液中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯彼卡特，林赛李海曼，罗伯特彼米勃，爱德华恩施尼，
申请(专利权)人：巴尔的摩气圈公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]