一种提高防护工程冷却水系统蓄热能力的方法与流程

本发明涉及一种提高冷却水系统蓄热能力的方法，尤其涉及一种提高防护工程冷却水系统蓄热能力的方法。

背景技术：

当前，随着防护工程内部指控系统的一步步改造升级，原有空调、柴油机等冷却水系统的蓄热能力已经不能满足工程内部热环境冷却降温的需要，特别是战时工程转入隔绝防护状态后，存在着防护工程内部温度过高、人员无法有效工作、指控设备不能正常运转等现实难题。通常的处理方法是在防护工程内部开挖新的冷却水库，增加冷却水的贮水量来解决这类问题。然而，在工程内部开挖新的水库又受到作业面限制，并且存在施工难度大、周期长、成本高的问题，此外，某些防护工程根本无法实现在其内部开挖新的冷却水库。如何在现有空调、柴油机等冷却水系统容积条件下，提高隔绝防护状态工程蓄热冷却能力，保证这些冷却水系统正常工作成为当前工程改造中亟待解决的现实难题。

技术实现要素：

为了克服现有防护工程冷却水系统蓄热能力较低的问题，本发明提供一种提高防护工程冷却水系统蓄热能力的方法。该方法紧密结合防护工程建设需求，将相变蓄热技术引入到防护工程冷却水系统，解决了在水库有限空间内高效蓄热降温的关键技术难题。本发明采用的技术方案为：

一种提高防护工程冷却水系统蓄热能力的方法，所述方法通过将独立的相变蓄热单元通过连接件串接后置入冷却水系统内部实现，所述相变蓄热单元包括PE瓶及封装在所述PE瓶中的相变蓄热材料，所述PE瓶瓶身上设计环状凹凸纹面结构以增大换热面积；所述方法包括以下步骤：

根据防护工程冷却水系统中水库的体积确定PE瓶的数量，保证所有PE瓶的体积加和达到水库体积的24~27%；

将相变蓄热材料封装在所述PE瓶中形成一个个相变蓄热单元，将相变蓄热单元通过连接件串式连接起来，呈叉排布置在水库中；

防护工程内部空调系统、柴油机组运转后，通过冷却水泵运行，将空调系统、柴油机组冷凝热带至冷却水库，相变蓄热单元与水库内冷却水进行换热，降低冷却水出水温度，实现循环降温流程。

上述方法中，所述PE瓶瓶身直径最大处与直径最小处的直径之比为：1.3:1。

上述方法中，所述相变蓄热材料包括结晶水合盐相变材料、石蜡类相变材料。

本发明的有益效果为：本发明首次将相变蓄热技术引入到防护工程冷却水系统，通过换热效率高、性能稳定、相变焓值大的相变蓄热单元，解决了在冷却水系统的有限空间内高效蓄热降温的关键技术难题，开创了防护工程系统冷凝热处理的新途径。以某实际工程空调冷却水库为例（实施例1），该水库原设计要求担负120kW空调冷凝热，隔绝时间为24小时，水库内冷却水初始设计温度为15℃，空调排水温度为35℃，工程冷却水库设计容积为124m³满足应用要求。随着空调冷凝热增加，由该空调水库承担的空调冷凝热负荷需要提高到200kW，水库的蓄热能力仅满足隔绝14.4小时的要求，达不到设计要求，通过投放占空调冷却水体积26.6%的相变蓄热单元，即可以满足在空调冷凝热200 kW的条件下，隔绝24小时的要求，延长隔绝防护时间9.6小时。相当于将原有水库体积扩大1.66倍，节约冷却水体积82m³。

附图说明

图1为本发明的PE瓶的一种结构示意图。

图2为本发明的相变蓄热单元在水库中的排布示意图，（a）为相变蓄热单元在水库中排布的侧视图（串式连接起来，呈叉排布置）；（b）为相变蓄热单元在水库中排布的正视图；其中，1是自锁式尼龙扎带连接件，2为相变蓄热单元。

图3为本发明实施例1的水库安装相变蓄热单元的横断面示意图。

具体实施方式

本发明对三处不同地点的防护工程的冷却水系统进行了项目改造，具体实施过程分别见实施例1、实施例2和实施例3。

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

一种提高防护工程空调冷却水系统蓄热能力的方法，所述方法通过将独立的相变蓄热单元通过自锁式尼龙扎带连接件串接后置入冷却水系统内部实现，所述相变蓄热单元包括PE瓶及封装在所述PE瓶中的Na₂SO₄·10H₂O相变蓄热材料，所述PE瓶瓶身上设计环状凹凸纹面结构以增大换热面积，PE瓶的净容积为1.5L，瓶身直径最大处与直径最小处的直径之比为：1.3:1，其具体结构如图1所示：PE瓶身有12个相同的环状凹凸纹面结构，分别4/4/4分布于PE瓶瓶身的上部、中部和下部，其中位于上部和下部的4个环状凹凸纹面结构中有3个与另1个隔开约2cm的间距，该间距供自锁式尼龙扎带连接件串式连接相变蓄热单元使用；所述相变蓄热材料按照质量百分比的化学组成为：Na₂SO₄·10H₂O 84%，硼砂3%，羧甲基纤维素钠 2%，气相白炭黑 6%，六偏磷酸钠 1%，氯化钠 4%。所述方法包括以下步骤：

根据防护工程空调冷却水系统中水库的体积124m³确定PE瓶的数量为22000个，保证所有PE瓶的体积加和达到水库体积的26.6%；

将相变蓄热材料封装在PE瓶中形成一个个相变蓄热单元，将相变蓄热单元通过自锁式尼龙扎带连接件串式连接起来，呈叉排布置在水库中，如图2所示，整个设计安装完毕的水库的横断面示意图如图3所示；

防护工程内部空调系统运转后，通过冷却水泵运行，将空调系统冷凝热带至冷却水库，相变蓄热单元与水库内冷却水进行换热，降低冷却水出水温度，实现循环降温流程。

该防护工程内部空调系统水库原设计要求担负120kW空调冷凝热，隔绝时间为24小时，水库内冷却水初始设计温度为15℃，空调排水温度为35℃，工程冷却水库设计容积为124m³满足应用要求。随着空调冷凝热增加，由该空调水库承担的空调冷凝热负荷需要提高到200kW，水库的蓄热能力仅满足隔绝14.4小时的要求，达不到设计要求，通过投放占空调冷却水库体积26.6%的相变蓄热单元，即可以满足在空调冷凝热200 kW的条件下，隔绝24小时的要求，延长隔绝防护时间9.6小时。相当于将原有水库体积扩大1.66倍，节约冷却水体积82m³。

实施例2

一种提高防护工程空调冷却水系统蓄热能力的方法，所述方法通过将独立的相变蓄热单元通过自锁式尼龙扎带连接件串接后置入冷却水系统内部实现，所述相变蓄热单元包括PE瓶及封装在所述PE瓶中的CaCl·6H₂O相变蓄热材料，所述PE瓶瓶身上设计环状凹凸纹面结构以增大换热面积，PE瓶的净容积为1.25L，瓶身直径最大处与直径最小处的直径之比为：1.3:1，其具体结构如图1所示：PE瓶身有12个相同的环状凹凸纹面结构，分别4/4/4分布于PE瓶瓶身的上部、中部和下部，其中位于上部和下部的4个环状凹凸纹面结构中有3个与另1个隔开约2cm的间距，该间距供自锁式尼龙扎带连接件串式连接相变蓄热单元使用；所述相变蓄热材料按照质量百分比的化学组成为：CaCl·6H₂O 92%，硼砂3%，BaS 2%，SrCl₂·6H₂O 3%，。所述方法包括以下步骤：

根据防护工程空调冷却水系统中水库的体积96m³确定PE瓶的数量为20000个，保证所有PE瓶的体积加和达到水库体积的26%；

将相变蓄热材料封装在PE瓶中形成一个个相变蓄热单元，将相变蓄热单元通过自锁式尼龙扎带连接件串式连接起来，呈叉排布置在水库中，如图2所示；

防护工程内部空调系统运转后，通过冷却水泵运行，将空调系统冷凝热带至冷却水库，相变蓄热单元与水库内冷却水进行换热，降低冷却水出水温度，实现循环降温流程。

该防护工程内部空调系统水库原设计要求担负93kW空调冷凝热，隔绝时间为24小时，水库内冷却水初始设计温度为15℃，空调排水温度为35℃，工程冷却水库设计容积为96m³满足应用要求。随着空调冷凝热增加，由该空调水库承担的空调冷凝热负荷需要提高到155kW，水库的蓄热能力仅满足隔绝14.4小时的要求，达不到设计要求，通过投放占空调冷却水库体积26%的相变蓄热单元，即可以满足在空调冷凝热155 kW的条件下，隔绝24小时的要求，延长隔绝防护时间9.6小时。相当于将原有水库体积扩大1.66倍，节约冷却水体积64m³。

实施例3

一种提高防护工程柴油机组冷却水系统蓄热能力的方法，所述方法通过将独立的相变蓄热单元通过自锁式尼龙扎带连接件串接后置入冷却水系统内部实现，所述相变蓄热单元包括PE瓶及封装在所述PE瓶中的60号石蜡相变蓄热材料，所述PE瓶瓶身上设计环状凹凸纹面结构以增大换热面积，PE瓶的净容积为2L，瓶身直径最大处与直径最小处的直径之比为：1.3:1，其具体结构如图1所示：PE瓶身有12个相同的环状凹凸纹面结构，分别4/4/4分布于PE瓶瓶身的上部、中部和下部，其中位于上部和下部的4个环状凹凸纹面结构中有3个与另1个隔开约2cm的间距，该间距供自锁式尼龙扎带连接件串式连接相变蓄热单元使用；所述相变蓄热材料为：60号石蜡。所述方法包括以下步骤：

根据防护工程柴油机组冷却水系统中水库的体积207m³确定PE瓶的数量为27000个，保证所有PE瓶的体积加和达到水库体积的26.1%；

将相变蓄热材料封装在PE瓶中形成一个个相变蓄热单元，将相变蓄热单元通过自锁式尼龙扎带连接件串式连接起来，呈叉排布置在水库中，如图2所示；

防护工程柴油机组运转后，通过冷却水泵运行，将柴油机组余热带至冷却水库，相变蓄热单元与水库内冷却水进行换热，降低冷却水出水温度，实现循环降温流程。

该防护工程柴油机组水库原设计要求担负200kW空调冷凝热，隔绝时间为24小时，水库内冷却水进回水温差为20℃，工程冷却水库设计容积为207m³满足应用要求。随着柴油机组增容，由该水库承担的柴油机组余热负荷需要提高到330kW，水库的蓄热能力仅满足隔绝14.5小时的要求，达不到设计要求，通过投放占柴油机组冷却水库体积27%的相变蓄热单元，即可以满足在柴油机组余热负荷300 kW的条件下，隔绝24小时的要求，延长隔绝防护时间9.5小时。相当于将原有水库体积扩大1.65倍，节约冷却水体积134m³。