液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊及其製作方法

2023-06-20 16:44:36 1

專利名稱：液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊及其製作方法
技術領域：
本發明涉及液化天然氣冷能利用領域，尤其涉及一種液化天然氣冷能儲存用低 溫相變儲能模塊及其製作方法。
背景技術：
世界上液化天然氣(LNG，以下皆稱為LNG)工業正處於大發展時期，LNG已成為世界上貿易量增長最快的一次能源。越來越多的人已經意識到，LNG冷能是一筆寶貴 的財富，隨著科技的發展，世界各國的一次性能源儲備越來越少，能源的有效利用已成 為人們迫在眉睫的問題。LNG是將氣田生產的天然氣淨化處理，再經-162°C的超低溫液 化處理形成的，是全球公認的地球上最乾淨的能源。LNG的用途非常廣泛，其可以用於 發電、液化分離空氣(液氧、液氮)、冷凍倉庫、液化碳酸、乾冰、空調等，此外，LNG 冷能還可以間接地用於冷凍食品、低溫粉碎廢棄物處理、凍結保存、低溫醫療、食品保 存等等。另外，它所含有的乙烷和丙烷可經裂解後生成乙烯、丙烯，是塑料產品的重要 原料。
LNG在用於燃料或化工原料之前，需要通過媒介熱交換氣化為常溫氣體。在由 液態氣變為氣態過程中會釋放大量冷能，每噸LNG將釋放約合830兆 860兆焦耳的冷 能。即我們通常所說的LNG冷能，每噸LNG可利用的冷能折合電量約為240千瓦時。 通常在天然氣氣化器中該冷能隨海水和空氣被捨棄了，造成了能源的浪費和環境衝擊。 LNG冷能供應具有強烈的波動特性，波峰波谷起伏波動有十幾倍。考慮到LNG冷能利 用設備的運行穩定性，只能按LNG冷能供應的最低值設計冷能利用規模，從而導致LNG 的利用率大幅度降低，一般不超過20%。發明內容
本發明的目的，就是為了解決上述現有技術存在的問題，利用儲存手段，調整 和消除LNG冷能供應和需求雙方之間的相差，使二者同步，達到提高LNG冷能的利用率 的目的，而提供一種液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊。
本發明的另一個目的在於提供上述低溫相變儲能模塊的製作方法。
本發明提供一種液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，該低溫相變儲能模 塊包括一內腔中填充有低溫相變材料的封閉殼體和被包裹於所述低溫相變材料中的溫度 傳感器。
上述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊中，所述低溫相變材料可採用申 請號為200910048456.4、名稱為「用於液化天然氣冷能儲存的低溫相變材料及其製備方 法」的發明專利中涉及的多孔石墨基相變儲能複合材料，該複合材料由多孔石墨微粉和 有機相變材料製成，其中多孔石墨微粉是由天然鱗片石墨經過插層、膨化、壓縮和粉碎 等程序製備而成，有機相變材料可採用醇類相變材料。在製備過程中，首先按上述製備 方法，製備一定量的多孔石墨微粉；然後按預定的配方比例，稱取多孔石墨微粉和有機相變材料；準確稱量後的兩種材料混合在一起充分攪拌複合；為了讓有機相變材料能夠 更充分在液態狀態下滲透到多孔石墨微粉的孔隙中，將混合之後的兩種材料放在高於有 機相變材料相變溫度的溫度環境中數小時，得到吸附均勻充分的多孔石墨基相變儲能復 合材料微粉。
上述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其中，所述殼體為長方體型， 所述殼體的兩個相對面由鋁合金製成，其餘邊框為有機玻璃。
上述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其中，所述有機玻璃上開有一 通孔，所述溫度傳感器穿過所述通孔，且設於所述低溫相變材料的中心處。
上述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其中，所述溫度傳感器為熱電偶。
本發明還提供了一種液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊的製作方法，包 括以下步驟
按申請號為200910048456.4、名稱為「用於液化天然氣冷能儲存的低溫相變材 料及其製備方法」的發明專利中提供的方法製備得到低溫相變材料，製作具有內腔的殼 體，將所述低溫相變材料填充於所述殼體的內腔中，並在其正中心放置一溫度傳感器， 得到所述低溫相變儲能模塊。
上述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模的製作方法，其中，所述殼體為長 方體型，所述殼體的兩個相對面採用鋁合金材料，其餘邊框為有機玻璃。
上述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模的製作方法，其中，所述低溫相變 材料為由多孔石墨微粉和醇類相變材料按一定比例製得的多孔石墨基相變儲能複合材 料。
上述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模的製作方法，其中，所述溫度傳感 器為熱電偶。
本發明液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊製作簡單、成本低廉，可用於 儲存液化天然氣-160 0°C之間的冷量，大大提高了液化天然氣冷能利用的效率。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步描述。
圖1是本發明液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊的結構示意圖
圖2是圖1中沿A-A向的剖視圖3是儲冷和放冷的測試裝置圖4實施例1的升溫曲線；
圖5實施例1的降溫曲線；
圖6實施例2中升溫曲線；
圖7實施例2的降溫曲線；
圖8實施例3中升溫曲線；
圖9實施例3的降溫曲線。
具體實施例方式實施例1參閱圖1和圖2，本發明液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊5，包括一內 腔中填充有低溫相變材料1的封閉殼體和被包裹於所述低溫相變材料1中的溫度傳感器 4，其中，所述殼體的兩個面2均採用厚度和邊長分別為5mm和150mm的正方形鋁合金 板，四個邊框3均採用厚度、長度和高度分別為5mm、150mm和IOmm的有機玻璃條， 在其中的一個邊框的中心位置鑽一個3mm的孔，用於穿過溫度傳感器4，溫度傳感器採 用熱電偶，長度為3m。採用螺絲方式將鋁合金和有機玻璃連接起來，在其中填充低溫相 變材料1。所述低溫相變材料1採用多孔石墨和丁醇複合相變材料，由此製作得到低溫相 變儲能模塊5。一般可以將低溫相變儲能模塊的儲冷與放冷過程分別分為3個階段，通過分析 可以確定儲能模塊的儲冷和放冷特性。模塊放冷過程(升溫過程)的3個階段階段I : Tstart — Ts的溫度上升曲線為
α·ΑT = Tf+(Tstart-Tf)-e~^"階段II : Ts — Te的溫度上升曲線為
α·ΑT = Tf+M .e ^^"'階段III Te - Tf的溫度上升曲線為
α·Α ^τ = Tf +N -e c'm模塊儲冷過程(降溫過程)的3個階段階段I: Tstart - Teo
α·ΑT = Tf+(T,art-Tf)-e~^"階段II: TE —Ts。
α·Ατ = Tf+Md-e'^""階段III: Ts - Tfo
α·Α tT = Tf+Nd-e""如圖3所示，將上述製作的低溫相變儲能模塊5中的溫度傳感器4與多通道溫度 巡檢儀6相連，多通道溫度巡檢儀6與微機7相連，在超低溫試驗箱中對低溫相變儲能模 塊5的儲冷和放冷的性能進行測試，結果如圖4和5所示，由測試結果可見本發明液化天 然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊可用於儲存液化天然氣-160 0°C之間的冷量。實施例2本發明液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊5，包括一內腔中填充有低溫相 變材料1的封閉殼體和被包裹於所述低溫相變材料1中的溫度傳感器4，其中，所述殼體 的兩個面2均採用厚度和邊長分別為5mm和150mm的正方形鋁合金板，四個邊框3均 採用厚度、長度和高度分別為5mm、150mm和20mm的有機玻璃條，在其中的一個邊框的中心位置鑽一個3mm的孔，用於穿過溫度傳感器4，溫度傳感器採用熱電偶，長度為 3m。採用螺絲方式將鋁合金和有機玻璃連接起來，在其中填充低溫相變材料1。所述低 溫相變材料1採用多孔石墨和庚醇複合相變材料，由此製作得到低溫相變儲能模塊5。按照實施例1所述的測試方法對上述低溫相變儲能模塊5的儲冷和放冷的性能進 行測試，結果如圖6和7所示，由測試結果可見本發明液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲 能模塊可用於儲存液化天然氣-160 0°C之間的冷量。實施例3本發明液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊5，包括一內腔中填充有低溫相 變材料1的封閉殼體和被包裹於所述低溫相變材料1中的溫度傳感器4，其中，所述殼體 的兩個面2均採用厚度和邊長分別為5mm和150mm的正方形鋁合金板，四個邊框3均 採用厚度、長度和高度分別為5mm、150mm和40mm的有機玻璃條，在其中的一個邊框 的中心位置鑽一個3_的孔，用於穿過溫度傳感器4，溫度傳感器採用熱電偶，長度為 3m。採用螺絲方式將鋁合金和有機玻璃連接起來，在其中填充低溫相變材料1。所述低 溫相變材料1採用多孔石墨和乙醇複合相變材料，由此製作得到低溫相變儲能模塊5。按照實施例1所述的測試方法對上述低溫相變儲能模塊5的儲冷和放冷的性能進 行測試，結果如圖8和9所示，由測試結果可見本發明液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲 能模塊可用於儲存液化天然氣-160 0°C之間的冷量。以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術 人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有 等同的技術方案也應該屬於本發明的範疇，應由各權利要求所限定。
權利要求
1.一種液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其特徵在於，所述低溫相變儲能 模塊包括一內腔中填充有低溫相變材料的封閉殼體和被包裹於所述低溫相變材料中的溫 度傳感器。
2.如權利要求1所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其特徵在於，所述殼 體為長方體型，所述殼體的兩個相對面由鋁合金製成，其餘邊框為有機玻璃。
3.如權利要求1所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其特徵在於，所述有 機玻璃上開有一通孔，所述溫度傳感器穿過所述通孔，且設於所述低溫相變材料的中心 處。
4.如權利要求1所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其特徵在於，所述溫 度傳感器為熱電偶。
5.如權利要求1至4所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其特徵在於， 所述低溫相變材料為由多孔石墨微粉和有機相變材料組成的多孔石墨基相變儲能複合材 料。
6.如權利要求5所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，其特徵在於，所述有 機相變材料為醇類相變材料。
7.—種如權利要求1所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模的製作方法，包括低 溫相變材料的製備步驟，其特徵在於，還包括以下步驟製作具有內腔的殼體，將所述低溫相變材料填充於所述殼體的內腔中，並在其正中 心放置一溫度傳感器，得到所述低溫相變儲能模塊。
8.如權利要求7所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模的製作方法，其特徵在 於，所述殼體為長方體型，所述殼體的兩個相對面採用鋁合金材料，其餘邊框為有機玻璃。
9.如權利要求7所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模的製作方法，其特徵在 於，所述低溫相變材料為由多孔石墨微粉和醇類相變材料按一定比例製得的多孔石墨基 相變儲能複合材料。
10.如權利要求7所述液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模的製作方法，其特徵在 於，所述溫度傳感器為熱電偶。
全文摘要
本發明涉及一種液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊，包括一內腔中填充有低溫相變材料的封閉殼體和被包裹於所述低溫相變材料中的溫度傳感器。還涉及該低溫相變儲能模塊的製作方法。本發明液化天然氣冷能儲存用低溫相變儲能模塊製作簡單、成本低廉，可用於儲存液化天然氣-160～0℃之間的冷量，大大提高了液化天然氣冷能利用的效率。
文檔編號F25D3/00GK102022876SQ20091019621
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月23日 優先權日2009年9月23日
發明者廖文俊, 張東, 徐建輝, 徐羽翰, 曾樂才, 李榮斌 申請人:上海電機學院, 上海電氣集團股份有限公司, 同濟大學