權(quán)利要求
1.權(quán)利要求8或9所述的蓄冷液應(yīng)用在蓄冷制冷裝置中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷材料，其特征在于，所述碳材料包括
碳納米管、
石墨烯或者兩者組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的 蓄冷材料，其特征在于，所述碳材料為石墨烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄冷液，其特征在于，所述蓄冷材料占所 述蓄冷液的質(zhì)量百分比為20％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷材料，其特征在于，所述碳材料占所述碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為3％。
6.蓄冷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
按比例稱取石蠟及碳材料，并且所述碳材料占所述石蠟及所述碳材料形成的
復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為1-4.5％；
對(duì)所述石蠟及所述碳材料分別進(jìn)行脫水及干燥處理；
熔蠟，將脫水后的所述石蠟投入油浴鍋中，并保持油浴溫度為100℃；
在熔融的所述石蠟中添加脫水后的所述碳材料并研磨，形成復(fù)合溶液；
噴霧造粒，熔融液態(tài)的復(fù)合溶液在低于30℃空氣環(huán)境中進(jìn)行噴霧造粒，并控制粒徑小于900um；
收集制備而成的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球，并存放于具有干燥氮?dú)獾姆忾]環(huán)境中。
7.蓄冷液，其特征在于，其組分包括水及 權(quán)利要求1至5 任一項(xiàng)所述的蓄冷材料；
所述蓄冷材料占所述蓄冷液的質(zhì)量百分比為15-25％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的 蓄冷材料的制備方法，其特征在于，所述碳材料為石墨烯，且所述石墨烯占所述復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為3％。
9.蓄冷材料，其特征在于，所述蓄冷材料包括碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球；
所述碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的組分包括石蠟及碳材料，所述碳材料占所述碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為1-4.5％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4 任一項(xiàng)所述的蓄冷材料，其特征在于，所述碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的粒徑小于900um。
說(shuō)明書(shū)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及蓄冷材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄冷材料、制備方法、包括其的蓄冷液及應(yīng)用。
背景技術(shù)
蓄冷制冷裝置(例如，冰蓄冷空調(diào)、冰箱、冷庫(kù)、冷鏈運(yùn)輸車輛等)通常包括蓄冷材料，在供電系統(tǒng)處于谷電時(shí)段時(shí)，制冷系統(tǒng)利用非峰值電能將所需要的制冷量?jī)?chǔ)存于蓄冷液(蓄冷材料與水形成蓄冷液，并且蓄冷液處于結(jié)冰狀態(tài)時(shí)可存儲(chǔ)冷量)中；在供電系統(tǒng)處于峰電時(shí)段時(shí)，釋冷系統(tǒng)通過(guò)融冰釋放的冷量來(lái)滿足降溫需求，可緩解供電系統(tǒng)處于峰電時(shí)段時(shí)的供電緊張。
目前蓄冷材料的過(guò)冷度高，導(dǎo)致結(jié)晶成核率低而易出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象，從而造成制冷系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)和能耗增加；雖然添加無(wú)機(jī)鹽、金屬粉體等成核劑能改善過(guò)冷現(xiàn)象，但需要在蓄冷液中添加增稠劑防止成核劑出現(xiàn)沉淀。然而，增稠劑在高溫至低溫交變工況下，其容易發(fā)生降解、團(tuán)聚、沉淀、相分離而失效，從而影響蓄冷制冷裝置使用可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種蓄冷材料、制備方法、包括其的蓄冷液及應(yīng)用，其能夠降低蓄冷材料的過(guò)冷度，同時(shí)無(wú)需在蓄冷材料中添加增稠劑，從而可提升蓄冷制冷裝置的使用可靠性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種蓄冷材料，所述蓄冷材料包括碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球；所述碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的組分包括石蠟及碳材料，所述碳材料占所述碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為1-4.5％。
在一種可選實(shí)施例中，所述碳材料占所述碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為3％。
在一種可選實(shí)施例中，所述碳材料包括碳納米管、石墨烯或者兩者組合。
在一種可選實(shí)施例中，所述碳材料為石墨烯。
在一種可選實(shí)施例中，所述碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的粒徑小于900um。
第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種蓄冷材料的制備方法，包括以下步驟：
按比例稱取石蠟及碳材料，并且所述碳材料占所述石蠟及所述碳材料形成的復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為1-4.5％；
對(duì)所述石蠟及所述碳材料分別進(jìn)行脫水及干燥處理；
熔蠟，將脫水后的所述石蠟投入油浴鍋中，并保持油浴溫度為100℃；
在熔融的所述石蠟中添加脫水碳材料并研磨，形成復(fù)合溶液；
噴霧造粒，熔融液態(tài)的所述復(fù)合溶液在低于30℃空氣環(huán)境中進(jìn)行噴霧造粒，并控制粒徑小于900um；
收集制備形成的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球，并存放于具有干燥氮?dú)獾姆忾]環(huán)境中。
在一種可選實(shí)施例中，所述碳材料為石墨烯，且所述石墨烯占復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為3％。
第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種蓄冷液，其組分包括水及第一方面所述的蓄冷材料，所述蓄冷材料包括碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球；所述蓄冷材料占所述蓄冷液的質(zhì)量百分比為15-25％。
在一種可選實(shí)施例中，所述蓄冷材料占所述蓄冷液的質(zhì)量百分比為20％。
另一方面，本發(fā)明實(shí)施例第三方面提供的所述蓄冷液應(yīng)用在所述蓄冷制冷裝置中。
與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄冷材料、制備方法、包括其的蓄冷液及應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)；
本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄冷材料中包括碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球，且碳 材料占碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為1-4.5％，余量為石蠟。碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球在液態(tài)水或者冰層中導(dǎo)熱性能好，并且能夠提供蓄冷液成核結(jié)冰條件，可降低蓄冷材料的過(guò)冷度，有利于在碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的球表面界面水晶核形成并提升蓄冷液的結(jié)晶速率，其能夠克服現(xiàn)有的蓄冷材料由于需要較大的過(guò)冷度的成核條件而導(dǎo)致制冷機(jī)組性能系數(shù)下降的問(wèn)題，提升了制冷效率。
另外，其無(wú)需在蓄冷材料中添加增稠劑，能夠克服增稠劑在高溫至低溫交變工況下，其容易發(fā)生降解、團(tuán)聚、沉淀、相分離而失效的問(wèn)題，從而影響蓄冷制冷裝置使用可靠性。
除了上面所描述的本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來(lái)的有益效果外，本發(fā)明提供的一種蓄冷材料、制備方法、包括其的蓄冷液及應(yīng)用所能解決的其他技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來(lái)的有益效果，將在具體實(shí)施方式中作出進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例二提供的蓄冷材料的制備方法的流程示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例四提供的蓄冷液應(yīng)用的蓄冷制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例四提供的蓄冰制冷器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的結(jié)冰蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)有蓄冷材料的過(guò)冷度太高，導(dǎo)致制冷機(jī)組的能效比太低，從而造成 制冷系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)和能耗增加；雖然添加無(wú)機(jī)鹽、金屬粉體等成核劑能改善過(guò)冷現(xiàn)象，但需同時(shí)添加增稠劑防止成核劑出現(xiàn)沉淀。添加增稠劑后的蓄冷材料的結(jié)晶速率降低以及導(dǎo)熱系數(shù)降低；同時(shí)，增稠劑在高溫－低溫交變的工況下，增稠劑容易發(fā)生降解、團(tuán)聚、沉淀、相分離而失效，導(dǎo)致蓄冷制冷裝置可靠性下降。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種蓄冷材料，其包括碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球，且碳材料占碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為1-4.5％，余量為石蠟。碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球在液態(tài)水或者冰層中導(dǎo)熱性能好，并能夠提供蓄冷液成核結(jié)冰條件，可降低蓄冷材料的過(guò)冷度，從而可提升蓄冷液的結(jié)晶速率；無(wú)需在蓄冷材料中添加增稠劑，能夠克服在蓄冷材料中添加增稠劑而帶來(lái)的影響蓄冷制冷裝置的可靠性的問(wèn)題，從而提升了蓄冷制冷裝置的可靠性。
為了使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例一
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種蓄冷材料，其包括碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球，碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球包括石蠟及碳材料，且碳材料占碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為1-4.5％。
具體地，石蠟可采用分子量366牌號(hào)石蠟，其熔點(diǎn)為56.3℃、熔化潛熱為256.2kJ/kg、固體密度770kg/m 3、導(dǎo)熱系數(shù)為0.22W/(m·K)。石蠟化學(xué)性質(zhì)，溶于非極性溶劑，不溶于極性溶劑，石蠟的化學(xué)活性較低、呈中性，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
為提升石蠟的導(dǎo)電系數(shù)，可通過(guò)在石蠟中添加比重小且具有高導(dǎo)熱系數(shù)的碳材料進(jìn)行復(fù)合，復(fù)合后的碳材料及石蠟并用于制備碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球。其中，分散于石蠟中的碳材料占復(fù)合形成后的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的1-4.5％，具有此種組分的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球能增大蓄冷材料的導(dǎo)熱系數(shù)，且密度不會(huì)增加，可使蓄冷材料(碳復(fù)合石蠟冰晶成核 微球)在水溶液中保持懸浮狀態(tài)，此溶液指的是蓄冷材料添加至水至形成的蓄冷液，也稱為結(jié)冰溶液。
懸浮在水溶液中的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球構(gòu)成蓄冷液結(jié)冰成核條件；若碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的粒子越小，在相同體積內(nèi)的蓄冷液中含有的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的數(shù)量也就越多，就可以為蓄冷液提供更好的結(jié)冰成核環(huán)境；因此，本實(shí)施例提供的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球可以是微米尺度的微球，其粒徑小于900um，從而降低蓄冷材料過(guò)冷度。
進(jìn)一步的，本實(shí)施例所選的碳材料可以使納米碳管、石墨烯或者納米碳管、石墨烯的組合；其中，碳納米管、石墨烯屬于碳材料，其密度為2.25g/cm 3、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕；且與酸、堿等化合物不易發(fā)生反應(yīng)。本實(shí)施例可優(yōu)選采用將石墨烯添加至石蠟至制作碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球，制作而成的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球稱為石墨烯冰晶成核微球。
其中，石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為15000cm 2/(V·s)，石墨烯的電子遷移率受溫度變化的影響較小，在50～500K之間的任何溫度下，石墨烯的電子遷移率都在15000cm 2/(V·s)左右。此外，石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)性能，其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/(m·K)。
故在石蠟中添加石墨烯，有利于石墨烯冰晶成核微球在液態(tài)水、冰層中導(dǎo)熱，有利于石墨烯冰晶成核微球的球表面界面水晶核形成，及枝狀冰晶并迅速?gòu)木Ш水a(chǎn)生的地方向外擴(kuò)散，枝狀冰晶沿著近石墨烯冰晶成核微球壁面的低溫邊界層生長(zhǎng)。
表1：不同混合比例的石墨烯冰晶成核微球“零”℃環(huán)境的導(dǎo)熱系數(shù)
參閱表1，本實(shí)例以石墨烯為例，對(duì)具有不同混合比例的石墨烯冰晶 成核微球在臨界結(jié)冰溫度0℃的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)表1導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)可知，樣例3中導(dǎo)熱系數(shù)最佳，繼續(xù)增加石墨烯的質(zhì)量百分比，會(huì)影響石墨烯在石蠟中的分散效果，使石墨烯不能均勻分布在石蠟中，而使導(dǎo)熱系數(shù)下降。
因此，本實(shí)例可優(yōu)選的，在石蠟中添加石墨烯制作碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球以形成石墨烯冰晶成核微球，且在石蠟中添加的石墨烯占石墨烯冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為3％，如此設(shè)計(jì)，可增強(qiáng)蓄冷材料的導(dǎo)熱系數(shù)?？衫斫獾氖?，表1所示的樣例不代表對(duì)本方案的限制，所測(cè)試樣例中添加至石蠟中的碳材料可以是碳納米管，即無(wú)論在石蠟中添加碳納米管或石墨烯，當(dāng)碳材料占碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為3％時(shí)，導(dǎo)熱性能最佳。
本實(shí)施例提供的蓄冷材料，其包括碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球，碳材料占碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球的質(zhì)量百分比為1-4.5％，余量為石蠟。碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球懸浮在水溶液中組成結(jié)冰溶液，以提供結(jié)冰成核條件；碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球在液態(tài)水或者冰層中導(dǎo)熱性能好，并可降低蓄冷材料的過(guò)冷度，從而可提升蓄冷液的結(jié)晶速率；無(wú)需在蓄冷材料中添加增稠劑，能夠克服在蓄冷材料中添加增稠劑而導(dǎo)致的結(jié)晶速率降低以及導(dǎo)熱系數(shù)降低的問(wèn)題，且提升蓄冷制冷裝置的可靠性。
實(shí)施例二
如圖1所示，本實(shí)施例提供的蓄冷材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟S100：按比例稱取石蠟及碳材料；具體地，按比例分別稱取石蠟及碳材料，碳材料可以是石墨烯，且石墨烯所占石墨烯和石蠟組成復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為1-4.5％，可優(yōu)選的石墨烯所占復(fù)合材料的3％。
步驟S200：對(duì)石蠟及碳材料分別進(jìn)行脫水及干燥處理；具體地，將石墨烯及石蠟分別放入無(wú)水氮?dú)飧稍锵渲羞M(jìn)行干燥脫水。在干燥脫水過(guò)程中需多次進(jìn)行換氣以置換水分，以將水分排出干燥箱外。
步驟S300：熔蠟，將脫水后的石蠟投入油浴鍋中，并緩慢攪拌，攪拌過(guò)程中需保持油浴溫度為100℃。
步驟S400：在熔融的石蠟中添加脫水碳材料并研磨，以形成復(fù)合溶液。
步驟S500：噴霧造粒。具體地，利用噴霧造粒機(jī)將100℃熔融液態(tài)的 復(fù)合溶液，噴霧于低于30℃空氣中，液態(tài)霧狀的復(fù)合溶液迅速凝固成微球，進(jìn)一步的在噴霧過(guò)程中，通過(guò)控制噴霧造粒機(jī)控制形成的微球的粒徑小于900um，以形成微米級(jí)別的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球?？衫斫獾氖牵鲜鰪?fù)合溶液可以是石墨烯石蠟復(fù)合溶液，即噴霧造?？尚纬墒┍С珊宋⑶颉?
步驟S600：收集制備形成的碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球，并存放于具有干燥氮?dú)獾姆忾]環(huán)境中。具體地，收集石墨烯冰晶成核微球，并將收集的石墨烯冰晶成核微球放置在具有干燥氮?dú)獾陌b袋中存儲(chǔ)，干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)石墨烯冰晶成微球。
在上述實(shí)施例的步驟S500中所涉及的噴霧造粒機(jī)可以是壓力噴霧造粒機(jī)以及離心噴霧機(jī)；其中，利用壓力噴霧造粒機(jī)進(jìn)行造粒的過(guò)程如下：100℃熔融液態(tài)的石墨烯石蠟復(fù)合溶液通過(guò)
隔膜泵2-20MPa高壓輸入噴嘴，噴嘴噴出霧狀液滴；然后，霧狀液滴與空氣并流下降；呈霧狀液滴態(tài)的100℃熔融液態(tài)的石墨烯石蠟復(fù)合溶液與空氣并流下降過(guò)程中冷卻凝固，并形成微米球。本實(shí)施例中經(jīng)過(guò)霧化后的液滴(表面積大大增加)與30℃空氣充分接觸，可迅速完成冷卻凝固成球過(guò)程，并得到微米球粉體或細(xì)小顆粒的石墨烯冰晶成核微球成品。
進(jìn)一步的，利用離心噴霧機(jī)進(jìn)行造粒過(guò)程如下：100℃熔融液態(tài)的石墨烯石蠟復(fù)合溶液在高速轉(zhuǎn)盤(線速度應(yīng)在110m/s以上)中受離心力作用從轉(zhuǎn)盤的邊緣甩出而霧化；利用高速旋轉(zhuǎn)盤作用，當(dāng)石墨烯石蠟復(fù)合溶液注入盤面時(shí)，石墨烯石蠟復(fù)合溶液受到離心力和重力的作用下得到加速而分裂霧化。
同時(shí)，石墨烯石蠟復(fù)合溶液與周圍空氣形成的接觸面處，存在摩擦力而促使形成霧滴。霧狀液滴態(tài)的100℃熔融液態(tài)的石墨烯石蠟復(fù)合溶液與空氣并流下降過(guò)程冷卻凝固，并形成微米球。本實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)霧化后的液滴(表面積大大增加)與30℃空氣充分接觸，迅速完成凝固成球過(guò)程，并得到微米球粉體或細(xì)小顆粒的石墨烯冰晶成核微球成品。
實(shí)施例三
本發(fā)明實(shí)施例還提供的蓄冷液，其組分包括水及添加在水中的蓄冷材料，蓄冷材料包括碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球。具體地，蓄冷液也可稱為結(jié) 冰溶液，結(jié)冰溶液的組分包括水和碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球組成，其中，碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球所占結(jié)冰溶液的質(zhì)量百分比為15-25％，即蓄冷材料占蓄冷液的質(zhì)量百分比為15-25％。
可理解的是，在一些實(shí)施例中，碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球所占結(jié)冰溶液的質(zhì)量百分比為20％，并且碳復(fù)合石蠟冰晶成核微球可以是在石蠟中添加石墨烯形成的石墨烯冰晶成核微球。
本實(shí)施例中，石墨烯冰晶成核微球的溫度低于結(jié)冰溶液中的水的結(jié)冰溫度，石墨烯冰晶成核微球的溫度低于“零度”被繼續(xù)冷卻，石墨烯冰晶成核微球的球表面界面水晶核形成；晶核出現(xiàn)之后至樹(shù)枝狀冰晶形成時(shí)，此過(guò)程稱為枝狀冰晶形成過(guò)程。隨著結(jié)冰溶液溫度繼續(xù)降低，枝狀冰晶并迅速?gòu)木Ш水a(chǎn)生的地方向外擴(kuò)散，隨即，整個(gè)結(jié)冰溶液體積以石墨烯冰晶成核微球的球表面的界面水晶核為基礎(chǔ)，大量的枝狀冰晶形成；同時(shí)，枝狀冰晶沿著近石墨烯冰晶成核微球壁面的低溫邊界層生長(zhǎng)，逐漸形成冰層。沿著石墨烯冰晶成核微球的壁面生長(zhǎng)的冰層逐漸增厚，最后擴(kuò)展至整個(gè)體積，蓄冰液全部凝固成冰。
本實(shí)施例中從石墨烯冰晶成核微球的球表面界面水晶核出現(xiàn)，枝狀冰晶形成，到結(jié)冰溶液完全凝固的過(guò)程，稱為潛熱蓄冷過(guò)程；隨著全部凝固的結(jié)冰溶液繼續(xù)降溫，放出顯熱，冰層溫度繼續(xù)降低。從石墨烯冰晶成核微球的球表面界面水晶核出現(xiàn)，枝狀冰晶形成，到結(jié)冰溶液凝固完全止，粒子表面形成晶核所需的成核功越接近于零，此時(shí)在幾乎無(wú)過(guò)冷度的情況下形成晶核；即本實(shí)施例提供的石墨烯冰晶成核微球形成的蓄冷材料，可降低蓄冷材料的過(guò)冷度。
實(shí)施例四
本實(shí)施例提供的蓄冷液應(yīng)用于蓄冷制冷裝置中，如圖2至圖4所示，蓄冷制冷裝置包括制冰蓄冷器40，制冰蓄冷器40包括水箱41及設(shè)置在水箱41內(nèi)的結(jié)冰蒸發(fā)器42；結(jié)冰蒸發(fā)器42內(nèi)具有可相變的制冷劑，水箱41內(nèi)設(shè)置有蓄冷液；制冷劑與蓄冷制冷裝置通過(guò)結(jié)冰蒸發(fā)器42發(fā)生熱交換。
當(dāng)供電系統(tǒng)處于谷電時(shí)段時(shí)，蓄冷制冷裝置進(jìn)入蓄冷狀態(tài)，制冷劑與蓄冷液進(jìn)行熱交換，使蓄冷液處于結(jié)冰狀態(tài)且存儲(chǔ)冷量；當(dāng)供電系統(tǒng)處于峰電時(shí)段時(shí)，蓄冷制冷裝置進(jìn)入融冰釋冷狀態(tài)，結(jié)冰狀態(tài)的蓄冷液融化而成的融 冰溶液通過(guò)表冷器與空氣進(jìn)行熱交換并提供冷量，使周圍空氣降溫；可充分利用谷電時(shí)段的電力資源，提升谷電時(shí)段的電力資源的利用率。同時(shí)，蓄冷制冷裝置在供電系統(tǒng)處于峰電時(shí)段時(shí)，其可釋放冷量，以降低供電系統(tǒng)處于峰電時(shí)段用于降溫的用電量，緩解供電系統(tǒng)的峰電時(shí)段供電緊張。
蓄冷制冷裝置可以是冰箱、空調(diào)或者冷鏈運(yùn)輸設(shè)備中的一種或者組合；本實(shí)施例以空調(diào)為例，對(duì)蓄冷液在蓄冷制冷裝置中應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明；本實(shí)施例提供的制冷空調(diào)，不僅具有空調(diào)模式工況，還具有制冰蓄冷模式工況以及融冰釋冷空調(diào)工況。
下面結(jié)合制冷空調(diào)所處的不同工況，對(duì)蓄冷液在蓄冷制冷裝置中的應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。
制冷空調(diào)處于空調(diào)模式工況
如圖2所示，壓縮機(jī)10將流入的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮形成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，高溫高壓氣態(tài)制冷劑由壓縮機(jī)10的制冷劑出口流入冷凝器20并進(jìn)行冷凝，在第一對(duì)流風(fēng)機(jī)21的作用下，高溫高壓的氣態(tài)制冷劑冷凝為中溫高壓的液態(tài)制冷劑，這一過(guò)程稱之等壓冷凝。
冷凝后的液態(tài)制冷劑保持高壓，經(jīng)冷凝器20的制冷劑出口流出并進(jìn)入第一三通換向閥101，然后經(jīng)第一三通換向閥101的換向閥出口進(jìn)入第二熱力膨脹閥70，經(jīng)第二熱力膨脹閥70節(jié)流減壓后形成的低溫低壓霧狀的液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)第四管路400進(jìn)入蒸發(fā)器80，在第三對(duì)流風(fēng)機(jī)81強(qiáng)制對(duì)流作用下，蒸發(fā)器80內(nèi)的液態(tài)制冷劑與周圍環(huán)境形成熱交換，使周圍環(huán)境溫度降低，蒸發(fā)器80管內(nèi)的液態(tài)制冷劑與周圍環(huán)境經(jīng)熱交換后由低溫低壓液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)換為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。低溫低壓的氣態(tài)制冷劑由蒸發(fā)器80的制冷劑出口流出，并流入第五管路500，并通過(guò)第二三通換向閥201回流至制冷壓縮機(jī)10再次壓縮。
制冷空調(diào)處于制冰蓄冷模式工況
如圖2至圖4，壓縮機(jī)10將流入其的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮后形成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，并經(jīng)第一管路100可傳輸至冷凝器20，高溫高壓氣態(tài)制冷劑由壓縮機(jī)10的制冷劑出口流入冷凝器20并進(jìn)行冷凝；在第一對(duì)流風(fēng)機(jī)21的強(qiáng)制對(duì)流下，冷凝器20內(nèi)的高溫高壓氣態(tài)制冷劑冷凝為中溫高壓的液態(tài)制冷劑，這一過(guò)程稱之等壓冷凝。冷凝后的液態(tài)制冷劑保持高壓， 經(jīng)冷凝器20的制冷劑出口流出，并進(jìn)入第一三通換向閥101。
然后，經(jīng)第一三通換向閥101的換向閥出口流出的中溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)第一管路100進(jìn)入第一熱力膨脹閥30，經(jīng)第一熱力膨脹閥30節(jié)流減壓后形成低溫低壓霧狀的液態(tài)制冷劑。隨之低溫低壓液態(tài)制冷劑流入蓄冰制冷器40并流入結(jié)冰蒸發(fā)器42中，結(jié)冰蒸發(fā)器包括制冷液接管421、制冷劑回氣接管422、制冷液接管421、制冷劑分液管423、蒸發(fā)管425；因此，低溫低壓液態(tài)制冷劑進(jìn)入制冷液接管421，然后進(jìn)入制冷劑分液管423，低溫低壓液態(tài)制冷劑由制冷劑分液管423分別進(jìn)入蒸發(fā)管425，進(jìn)入蒸發(fā)管425的低溫低壓液態(tài)制冷劑與浸沒(méi)蒸發(fā)管425的蓄冷液熱交換?？衫斫獾氖牵罾湟河衫鋬鏊厮庸?12進(jìn)入水箱41，由冷凍水供水接管411流出水箱，并且冷凍水回水接管412和冷凍水供水接管411之間設(shè)置有冷凍水循環(huán)管路。
低溫低壓液態(tài)制冷劑吸收蓄冷液的熱量后轉(zhuǎn)換為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，并經(jīng)制冷劑集氣管424集中后，然后經(jīng)制冷劑回氣接管422進(jìn)入第二管路200。進(jìn)入第二管路200內(nèi)的低溫低壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)第二三通轉(zhuǎn)換閥201回流至壓縮機(jī)10再次壓縮。本實(shí)施例中，進(jìn)入蒸發(fā)管425內(nèi)的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑與浸沒(méi)蒸發(fā)管425的蓄冷液的熱交換不斷循環(huán)進(jìn)行；使蓄冷液不斷降溫，直至位于水箱41內(nèi)的蓄冷液全部凝固結(jié)冰，以達(dá)到存儲(chǔ)冷量的目的。
制冷空調(diào)處于融冰釋冷空調(diào)工況
參閱圖2至圖4，當(dāng)水箱41內(nèi)蓄冷液完成結(jié)冰之后，按照制冰蓄冷模式工況下操作程序，密封水箱41的頂層部分保持了無(wú)結(jié)冰空間。
待需要使用蓄冷時(shí)，開(kāi)啟冷凍水回水截止閥302，再開(kāi)啟冷凍水供水閥301，由于第三管路(冷凍水循環(huán)管路)300與密封水箱41之間存在高度差，冷凍水循環(huán)管路中的冷凍水(處于冷凍水循環(huán)管路中且未結(jié)冰的蓄冷液可稱為冷凍水)可進(jìn)入水箱41的頂層無(wú)結(jié)冰空間；由于冷凍水循環(huán)管路中的冷凍水與環(huán)境溫度等溫，其溫度高于水箱41內(nèi)的蓄冰溫度，水箱41內(nèi)的蓄冰開(kāi)始溶冰。
水箱41內(nèi)的蓄冰開(kāi)始溶冰之后，啟動(dòng)冷凍水循環(huán)泵50，將水箱41內(nèi)的溶冰溶液泵送至表冷器60與環(huán)境空氣熱交換，在第二對(duì)流風(fēng)機(jī)61作用下，表冷器60內(nèi)的溶冰溶液對(duì)環(huán)境空氣釋冷，從而達(dá)到利用冰蓄冷的
儲(chǔ)能降低室內(nèi)空氣溫度的目的。
最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
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蓄冷材料、制備方法、包括其的蓄冷液及應(yīng)用.pdf
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我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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