本发明属于冷能存储、液态空气储能等,尤其涉及一种抗疲劳双层真空储冷填充床及方法。
背景技术:
1、目前,社会各界广泛聚焦于如何减少化石能源的依赖,转而更多地利用可再生能源,如风能和太阳能。然而,可再生能源面临能量输出不稳定、间歇出现及受季节周期性影响等显著缺陷,直接导致大量能源因无法即时消纳而被废弃,严重制约了其大规模推广与应用。储冷技术是一种有效的手段,可以抑制可再生能源的间歇性和波动性等问题,具有广泛的应用前景。
2、储冷填充床是一种常见的储冷装置,其在蓄冷和释冷过程中,罐体温度发生剧烈变化,导致热胀冷缩而发生形变,降低罐体使用寿命。此外,由于存储温度与环境温度之间存在传热温差,随着时间推移能量通过环境不断耗散,造成能量损失,进而使储冷效率下降。因此,亟需发展抗疲劳、低耗散的新型储冷填充床。
技术实现思路
1、基于以上现有技术的不足,本发明所解决的技术问题在于提供一种抗疲劳双层真空储冷填充床及方法,能够有效对抗热应力而引发的形变和减少储存过程中的冷能损失,提升填充床使用寿命和储冷效率。
2、为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
3、一种抗疲劳双层真空储冷填充床,包括:
4、罐体,所述罐体包括内罐和外罐;所述内罐和外罐之间设置填充层;
5、底部端口,所述底部端口设置在外罐底部并与分流器进行连接;
6、内部支撑板,所述内部支撑板设置在内罐的下部;
7、储冷材料,所述储冷材料设置在内罐的内部,并均匀分布于内部;
8、顶部端口,所述顶部端口设置在外罐的顶部;
9、波纹管,所述波纹管用于罐体在加热或冷却过程中的膨胀或收缩。
10、进一步地,所述填充层是由波纹管、内罐和外罐形成的封闭区域,所述填充层的内部抽真空,所述填充层的内部由真空保温材料和侧撑板组成。
11、进一步地,所述波纹管作为顶部端口的管道,所述波纹管分别与内罐和外罐的顶部连接,连接点均为焊接。
12、进一步地,所述波纹管分别与内罐和外罐的上部连接,并与顶部端口的管道、内罐和外罐形成一个封闭区域,所述封闭区域的内部为微正压,所述封闭区域的内部填充有常压保温材料;所述外罐与顶部端口管道的左侧连接点和右侧连接点均为滑动连接。
13、进一步地,所述波纹管分别与外罐顶盖和外罐的罐体连接,连接点均为焊接。
14、进一步地,所述常压保温材料为气凝胶或珠光砂材料。
15、进一步地,所述常压保温材料为气凝胶或珠光砂材料。
16、本发明还提供了一种抗疲劳双层真空储冷填充床的储冷方法,包括蓄冷过程和释冷过程:
17、蓄冷过程:低温流体经过底部端口和分流器进入内罐,低温流体释放冷能,并将其储存在储冷材料内,然后由顶部端口流出;蓄冷过程中内罐温度变化剧烈,罐体上下温差大,导致内罐收缩,拉伸波纹管使其有效抵抗热应力引发的形变;
18、释冷过程:常温流体经过顶部端口进入内罐,常温流体与低温储冷材料进行换热,常温流体温度降低,然后通过分流器和底部端口流出;释冷过程中,内罐温度变化剧烈,罐体上下温差大,导致内罐膨胀,压缩波纹管,使其有效抵抗热应力引发的形变。
19、通过采用上述技术方案:本发明通过波纹管的伸缩来对抗蓄冷和释冷过程罐体热胀冷缩所带来的形变,从而使其有效抵抗热应力引发的形变,提高罐体寿命。
20、由上,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
21、1、本发明利用波纹管的伸缩性能,能够有效应对蓄冷与释冷过程中罐体因热胀冷缩而产生的形变,从而延长了填充床的整体使用寿命。
22、2、本发明使用了真空保温材料,极大地减少了冷量在储存过程中的散失,实现了高效保冷。
23、3、本发明提供了兼具长寿命和低冷量损失的储冷填充床,可以应用在大规模储冷技术领域。
24、上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下结合优选实施例,并配合附图,详细说明如下。
1.一种抗疲劳双层真空储冷填充床,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的一种抗疲劳双层真空储冷填充床,其特征在于,所述填充层是由波纹管(10)、内罐(5)和外罐(8)形成的封闭区域,所述填充层的内部抽真空,所述填充层的内部由真空保温材料(7)和侧撑板(10)组成。
3.如权利要求1所述的一种抗疲劳双层真空储冷填充床,其特征在于,所述波纹管(10)作为顶部端口(4)的管道,所述波纹管(10)分别与内罐(5)和外罐(8)的顶部连接。
4.如权利要求1所述的一种抗疲劳双层真空储冷填充床,其特征在于,所述波纹管(10)分别与内罐(5)和外罐(8)的上部连接,并与顶部端口(4)的管道、内罐(5)和外罐(8)形成一个封闭区域,所述封闭区域的内部为微正压,所述封闭区域的内部填充有常压保温材料(6);所述外罐(8)与顶部端口(4)管道的左侧连接点(1001)和右侧连接点(1002)均为滑动连接。
5.如权利要求1所述的一种抗疲劳双层真空储冷填充床,其特征在于,所述波纹管(10)分别与外罐(8)顶盖和外罐(8)的罐体连接。
6.如权利要求1所述的一种抗疲劳双层真空储冷填充床,其特征在于,所述真空保温材料(7)为珠光砂或玻化微珠材料。
7.如权利要求1所述的一种抗疲劳双层真空储冷填充床,其特征在于,所述常压保温材料(6)为气凝胶或珠光砂材料。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种抗疲劳双层真空储冷填充床的储冷方法,其特征在于,包括蓄冷过程和释冷过程:
