专利名称：一种液化天然气冷能调节系统试验装置的制作方法
技术领域：
一种液化天然气冷能调节系统试验装置
技术领域：
本实用新型涉及新能源利用技术领域，具体地说，是液化天然气在气化过程中冷 能循环利用时使用的一种冷能调节系统试验装置。
背景技术：
天然气是目前城市中使用的主要燃气之一。为便于输运和储存，天然气在开采出 来以后通常先要去除杂质，在_162°C低温下液化，成为液化天然气(liquefied natural gas,简称LNG)后再进行运输，到达液化气接收站后，一般又要将液化天然气通过气化器进 行气化，只有在气化后才能输送给用户作燃气使用。液化天然气在气化过程中会有大量的 冷能释放出来，回收和利用这种冷能可进行多种综合性利用，节约城市大量的能源。但是在目前，无论是直接利用还是间接利用冷能都需要有附加电源驱动冷媒流 动，使冷能产生位置转移，在被转移到需要释放冷能的位置后再进行冷能的利用。此外，在 液化天然气的接收站中，液化天然气的气化负荷是随时间和季节发生波动的，白天和冬季 燃气的需求量大，产生的冷能也多；夜晚和夏季燃气的需求量小，产生的冷能也少，因此，可 供利用的冷能是不平衡的。为保证冷能利用设备能持续平稳地运行，目前一般是按最低气 化量来设计冷能利用设备的，因此，冷能的利用率比较低，不超过20%。若能对冷能进行合 理的调节，就能有效地提高冷能的利用效率。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种液化天然气冷能调节系统 的试验装置，以解决目前冷能供应波动性大的问题，大幅度提高液化天然气冷能的利用率。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为一种液化天然气冷能调节系统试验装置，含有蓄能箱、蓄能介质、换热器、循环管 路和冷能利用装置，其特征是，在蓄能箱内设有第一换热器和第二换热器并填充蓄能介质， 与蓄能箱连接的有一个液氮气化开放系统管路和一个冷能媒介循环管路，液氮气化开放系 统管路由液氮罐、液氮罐出口软管、手动阀、第一温度计、第二温度计、水槽和第一流量计构 成，与第一换热器连接，用于提供冷能；冷能媒介循环管路由手动阀、第二流量计、第三温度 计、第五温度计、冷能媒介储液罐、屏蔽泵、水槽和卸压罐构成，与第二换热器串连，屏蔽泵 驱动冷能媒介经手动阀、第二流量计、第三温度计进入储能箱，通过第二换热器吸收蓄能介 质的冷能而降温液化后再流出蓄能箱，冷能媒介再经第五温度计、储液罐和屏蔽泵进入水 槽(既冷能利用装置)进行冷能的利用；水槽之后连接有卸压罐，流出水槽的冷能媒介经卸 压罐卸压后变为较高温的冷能媒介气体从手动阀重新进入蓄能箱，构成冷能媒介的管路循 环。所述的蓄能箱由内外箱壁构成，在内外箱壁间填充有厚100mm以上的高密度聚氨 酯发泡材料。所述的换热器采用盘管式热交换器。[0009]所述的储能介质采用非金属相变储能介质。所述的冷能媒介选用热容量大、低温易于液化的R410制冷剂。采用的温度计选用T型热电偶温度计，适用的温度范围为-200 200°C，误差为 士0. 3°C。在所述的水槽上设有搅拌器，在水槽内设有盘管。在所述的水槽上设有两个搅拌器。本实用新型的工作过程如下(1)打开液氮气化开放系统管路中的手动阀，调节好液氮的流量，液氮从液氮罐经 液氮罐出口软管进入储能箱，通过第一换热器与储能介质进行冷能交换，液氮吸收蓄能介 质的热能而升温汽化再流出蓄能箱，流出的氮气由第二温度计显示流出温度，为避免过冷 氮气对环境造成危害，氮气经水槽升至室温后再经第一流量计测量温度和流量后排出；在 这一过程中，蓄能介质则吸收液氮的冷能，其温度的变化由处于储能箱中心的第六温度计 和处于边缘的第一温度计进行测定，第一温度计能反映蓄能介质吸收冷能后温度变化的过 程。(2)打开冷能媒介循环管路中的手动阀，调节好冷能媒介的流量，冷能媒介R410 在屏蔽泵的驱动下流向储能箱，第二流量计测量冷能媒介的流量，第三温度计测量冷能媒 介的温度，冷能媒介R410在储能箱内通过第二换热器与储能介质进行冷能交换，吸收蓄能 介质的冷能而降温液化再流出蓄能箱，流出的冷能媒介R410由第五温度计显示流出温度 后流入储液罐。自储液罐底部流出的低温液化冷能媒介R410经屏蔽泵加压后进入水槽内的盘 管，利用水槽的水对盘管进行水浴，冷能媒介R410在此释放冷能而气化；为增加水浴的加 热效果和使水温均勻，避免水槽结冰，水槽上设置了第一搅拌器和第二搅拌器，并通过第四 温度计记录水槽的水温变化。为使冷能媒介循环管路中的气压稳定，保证重新进入储能箱 时的冷能媒介R410完全气化，流出水槽的冷能媒介R410须经过卸压罐卸压后再进入储能 箱5。在本实用新型的整个系统中，液氮罐用来提供冷能，冷能媒介R410将冷能带入水 槽(冷能利用装置)进行利用，根据液氮气化量可推算冷能的供应量；通过水槽(冷能利用 装置)可计量冷能媒介R410循环所带来的冷能量。利用本系统可以模拟液化天然气在气化过程中冷能的释放过程。
附图1为本实用新型一种液化天然气冷能调节系统试验装置的结构示意图附图2为导热循环管的方形结构示意图；附图3为铜盘管组合成两组铜盘管相互交叉的热交换器的结构示意图；附图4为水槽搅拌示意图；图中的标号分别为1、液氮罐，2、液氮罐出口软管，3、手动阀，4、第一温度计， 5、储能箱，6、第二温度计，7、水槽，8、第一流量计， 9、第三温度计，[0028]10、第二流量计，13、第四温度计，15、水槽，18、第五温度计，21、第一换热器，24、挡板。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型一种液化天然气冷能调节系统试验装置的具体实 施方式，但是，本实用新型的实施不限于以下的实施方式。参见附图1，一种液化天然气冷能调节系统试验装置，主要由蓄能箱5、蓄能介质 20、换热器、循环管路和冷能利用装置构成，在蓄能箱5内设有第一换热器21和第二换热器 22并填充有蓄能介质20，与蓄能箱5连接的有一个液氮气化开放系统管路和一个冷能媒介 循环管路，液氮气化开放系统管路由液氮罐1、液氮罐出口软管2、手动阀3、第一温度计4、 第二温度计6、水槽7和第一流量计8构成，与第一换热器21连接，用于提供冷能(其间，液 氮通过与储能介质20进行冷能交换，吸收蓄能介质20的热能而升温汽化，再流出蓄能箱5， 蓄能介质20在这个过程中则吸收冷能)；冷能媒介循环管路由手动阀11、第二流量计10、 第三温度计9、第五温度计18、储液罐17、屏蔽泵16、水槽15和卸压罐12构成，与第二换热 器22串连，冷能媒介在屏蔽泵16的驱动下经手动阀11、第二流量计10、第三温度计9进入 储能箱5，通过第二换热器22吸收蓄能介质20的冷能而降温液化后再流出蓄能箱5，经第 五温度计18、储液罐17和屏蔽泵16进入水槽15 (既冷能利用装置)进行冷能的利用；水 槽15后连接有卸压罐12，流出水槽15的冷能媒介经卸压罐12卸压后变为较高温的冷能媒 介气体从手动阀11重新进入蓄能箱5，构成冷能媒介的循环管路。其中蓄能箱5采用冷轧钢板制作，外箱尺寸为1040X620X1070mm，内箱尺寸为 940X520X970mm,内外箱壁间填充有厚100mm以上的高密度聚氨酯发泡材料。蓄能箱5内设置的第一换热器21和第二换热器22采用盘管式热交换器，盘管材 料选择铜管，因铜有延性和展性，是热和电最佳导体之一，其导热系数为385w/(mk)，并可较 方便地制出所需形状，(参见附图2和3)，铜管尺寸为内径12mm，壁厚0. 6mm。蓄能箱5内填充的蓄能介质20采用非金属相变储能介质，可以是固态，也可以是 液态的，关键是要储热量大、热传输快；本实用新型采用同济大学研制的“PCM1号”冷媒介 质作为储能介质20。液氮气化开放系统管路选内部容积为1M3的液氮罐1 ；管线采用铜管，总管选用 直径20mm的管子，分管选用直径12mm的管子；温度计采用T型热电偶温度计，适用范围 为-200 200°C，误差为士0. 3°C ；流量计采用XKLV-W1-03102211型气体流量计，为不锈 钢材质，额定压力1.6Mpa，适用温度在-20 130°C，适用流量范围3 20M3/h，精度为 士 1.0% ；冷能媒介选用热容量大、低温易于液化的R410制冷剂。屏蔽泵16设置在热交换器出口位置，可将液态冷能媒介R410a抽出，并为进入储
11、手动阀， 141、第一搅拌器， 16、屏蔽泵， 19、第六温度计， 22、第二换热器，
12、卸压罐， 142、第二搅拌器， 17、储液罐， 20、储能介质， 23、盘管，
5能箱5提供动力。在水槽15 (冷能利用装置)上设置第一搅拌器141和第二搅拌器142，搅拌马达选 用YN90-90X2型电动马达，保证水槽15中水的流动和水温的变化均勻，局部不会因降温太 快而结冰；在水槽15内设置由多组铜管弯曲制成的盘管23，使冷能媒介与水发生热交换。 水槽15的工作情况为(参见附图4)工作参数额定功率90W ；工作电压220V ；交流电频率50/60Hz ；搅拌器的马达转 速1300/1600r/min。在水槽15内设置有一块挡板24，以保证水的循环流动；水量由两个阀 门(图中未示)控制进水阀门位置较高以控制进水，出水阀门位置较低以控制出水。为保证储能箱5整体美观和实用，采用一体式结构设计左侧为液氮及冷能媒介 R410冷量交换部分，右侧为电控和管路结构、屏蔽泵16、冷能媒介的储液罐17等，后部预留 液氮的进出口及冷能媒介R410的进出口，并各自配置手动阀；储能箱5底部安装带刹车的 滑轮，使之便于移动和定位。综上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围， 凡依照本实用新型所作的等效的变化或修饰，都应视为本实用新型的技术范畴。
权利要求一种液化天然气冷能调节系统试验装置，含有蓄能箱、蓄能介质、换热器、循环管路和冷能利用装置，其特征在于，在蓄能箱内设有第一换热器和第二换热器并填充蓄能介质，与蓄能箱连接的有一个液氮气化开放系统管路和一个冷能媒介循环管路，液氮气化开放系统管路由液氮罐、液氮罐出口软管、手动阀、第一温度计、第二温度计、水槽和第一流量计构成，与第一换热器连接，用于提供冷能；冷能媒介循环管路由手动阀、第二流量计、第三温度计、第五温度计、冷能媒介储液罐、屏蔽泵、水槽和卸压罐构成，与第二换热器串连，屏蔽泵驱动冷能媒介经手动阀、第二流量计、第三温度计进入储能箱，通过第二换热器吸收蓄能介质的冷能而降温液化后再流出蓄能箱，冷能媒介再经第五温度计、储液罐和屏蔽泵进入水槽进行冷能的利用；水槽之后连接有卸压罐，流出水槽的冷能媒介经卸压罐卸压后变为较高温的冷能媒介气体从手动阀重新进入蓄能箱，构成冷能媒介的管路循环。
2.根据权利要求1所述的一种液化天然气冷能调节系统试验装置，其特征在于，所述 的蓄能箱由内外箱壁构成，在内外箱壁间填充有厚100mm以上的高密度聚氨酯发泡材料。
3.根据权利要求1所述的一种液化天然气冷能调节系统试验装置，其特征在于，所述 的换热器采用盘管式热交换器。
4.根据权利要求1所述的一种液化天然气冷能调节系统试验装置，其特征在于，所述 的储能介质采用非金属相变储能介质。
5.根据权利要求1所述的一种液化天然气冷能调节系统试验装置，其特征在于，所述 的冷能媒介选用热容量大、低温易于液化的R410制冷剂。
6.根据权利要求1所述的一种液化天然气冷能调节系统试验装置，其特征在于，采用 的温度计选用T型热电偶温度计，适用的温度范围为-200 200°C，误差为士0. 3°C。
7.根据权利要求1所述的一种液化天然气冷能调节系统试验装置，其特征在于， 在所述的水槽上设有搅拌器，在水槽内设有盘管。
8.根据权利要求1所述的一种液化天然气冷能调节系统试验装置，其特征在于，在所 述的水槽上设有两个搅拌器。
专利摘要本实用新型一种液化天然气冷能调节系统试验装置，含有蓄能箱、第一换热器、第二换热器、蓄能介质、一个液氮气化开放系统管路、一个冷能媒介循环管路和冷能利用装置，液氮气化开放系统管路与第一换热器连接，用于提供冷能；冷能媒介循环管路通过与第二换热器串连，使冷能媒介吸收蓄能介质的冷能而降温液化后再流出蓄能箱，进入冷能利用装置进行冷能的综合利用；利用后的冷能媒介经卸压罐卸压后变为较高温的冷能媒介气体再重新进入蓄能箱，进行冷能媒介的循环利用，既冷能的循环利用；本实用新型的积极效果是可模拟液化天然气在气化过程中冷能的释放过程，能解决目前冷能供应波动较大的问题，有利于提高冷能的利用效率。
文档编号G01M99/00GK201607333SQ20092028634
公开日2010年10月13日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者廖文俊, 徐建辉, 曽乐才, 李荣斌, 杨若凡 申请人:上海电机学院;上海电气集团股份有限公司中央研究院