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相变式流体蓄能器

基本信息

  • 申请号 CN00111396.8 
  • 公开号 CN1167885C 
  • 申请日 2000/09/29 
  • 公开日 2004/09/22 
  • 申请人 王树人  
  • 优先权日期  
  • 发明人 王树人  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 255036山东省淄博市开发区中路淄博中锐供水设备有限公司 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 青岛发思特专利商标代理有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利权部分无效宣告的公告 
  • 代理人 巩同海 
  • 有效性 有效专利 
  • 法律状态
  •  

权利要求书

1、一种相变式流体蓄能器,包括刚性壳体和与刚性壳体连通的流体进口和出口,刚性壳 体内设置隔体,隔体将刚性壳体内空腔分隔成互不相通的空腔,隔体为柔性材料,并与刚性 壳体的内表面连接,隔体将刚性壳体内空腔分为2个或2个以上,且至少在1个空腔中填充 相变工质,其特征在于隔体与刚性壳体的内表面连接点呈均匀布置。
2、根据权利要求1所述的相变式流体蓄能器,其特征在于柔性内胆(隔膜)将刚性壳体 内空腔分隔为2个以上,其中一个与流体的进出口连通,另外的空腔中填充相变工质。
3、根据权利要求2所述的相变式流体蓄能器,其特征在于相变工质是烃类物质。
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说明书

技术领域 本发明属于蓄能器,主要涉及利用物质的气液两相变化进行蓄集和释放能量的蓄能装置。
背景技术 目前,在工农业生产及市政公共设施中,经常遇到流体的输配和调蓄。
为维持生产和供 应的正常运转和运行,必须保持系统中有一定的压力和流量,而往往流量又不是恒定的,所 以必须有一个压力和流量的维持系统。
现有技术中有设高位势能蓄积的(液态工质);有采用 不间断能量补充的;有采用封闭空间借助辅助工质弹变蓄能的。
这几种方式均有其自身特定 的工作范围,其适应性差,无效能耗大,调节容积小,调节容积一般占罐总容积的25~30%, 且系统的稳定性差。
发明内容 本发明的目的是提供一种利用物质气液两相变化蓄积和释放能量,结构合理,调节容积 大,无效能耗低,且能保持系统一定压力和流量的相变式流体蓄能器。
本发明包括刚性壳体和与刚性壳体连通的流体进口和出口,刚性壳体内设置隔体,隔体 将刚性壳体内空腔分隔成互不相通的空腔,隔体为柔性材料,并与刚性壳体的内表面连接, 隔体将刚性壳体内空腔分为2个或2个以上,且至少在1个空腔中填充相变工质,其特征在 于隔体与刚性壳体的内表面连接点呈均匀布置。
本发明的柔性内胆(隔膜)将刚性壳体内空腔分隔为2个以上,其中一个与流体的进出 口连通,另外的空腔中填充相变工质。
本发明的隔体也可以是刚性活塞,活塞与刚性壳体的内表面滑动连接,并将刚性壳体分 隔成互不相通的两个空腔,其中一个与流体的进出口连通,另一个填充相变工质。
本发明的填充的相变工质是烃类物质。
本发明的结构合理,相变工质与罐体通过柔性内胆(隔膜)隔离,保证罐体内流体的质 量不被二次污染。
并且可以根据不同的工作压力和温度,选择适合的相变工质,适应范围广。
其采用柔性内胆调节容积大,可达罐体总容积的90%,压力变化小,工作稳定,可减小与之 配套的设备功耗,降低无效能耗,提高设备寿命。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明: 附图说明 图1是本发明实施例的结构示意图; 图2是烃类物质饱和蒸汽压力与温度关系图。
具体实施方式 图1中,利用物质在一定温度下具有相对应的特定蒸汽压,在该温度下,若外界压力小 于该物质在该温度下的蒸汽压时,它将不断蒸发,体积膨胀;在外界压力大于它在该温度下 的蒸汽压时,它将被液化,体积缩小,这种气液两相逆变特性。
在蓄能器刚性外壳1的底部 设置流体出口6,中部设置流体入口2,柔性内胆3通过连接件4与刚性外壳1的内表面连 接,柔性内胆3中填充相变工质5(见附表)。
将蓄能器接到流体供应系统中,当开启能量补 充装置时,供给的一定压力的流体除满足系统需求外,多余的携带一定能量的流体便压入蓄 能器刚性外壳1内,由于系统流体压力略高于柔性内胆3中蓄能相变工质此状态下的饱和蒸 汽压,所以蓄能相变工质吸收能量而被液化,直至气态的蓄能相变工质完全变为液态后,关 闭能量补充装置,这时系统中压力由蓄能器维持。
随系统中工作流体的不断消耗,蓄能器中 的蓄能相变工质不断汽化,直到蓄能器中流体完全被汽化膨胀的蓄能相变工质压出为止,再 开启能量补充装置。
如此自动循环往复,以维持系统中流体保持一定的压力,满足生产和生 活的需求。
根据道尔顿定律,混合物体的总蒸汽压等于各组分物质蒸汽压之和。
下列附表中给出了 乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷、丁烯-1、顺丁烯-2、异丁烯、异戊烷、正戊烷 等烃类物质的饱和蒸汽压力与温度的关系。
可以用单独烃类物质或其组合配制蓄能相变工质, 以满足不同蒸汽压力的要求。
图2中,纵坐标是饱和蒸汽压力,横坐标是温度。
图中序号线分别代表:①甲烷、②乙烯、③乙烷、④乙烯、⑤丙烯、⑥丙烷、⑦丙二烯、 ⑧丙炔、⑨异丁烷、⑩异丁烯、丁烯-1、11丁二烯-1,3、12正丁烷、13顺丁烯-2、14戊烷、 15己烷、16异庚烷、17庚烷、18异辛烷、19辛烷。
附表(见下页)   温度
  (℃)
                                                  饱和蒸气压力(公斤/厘米2)(绝)
  乙烷
  乙烯
  丙烷
  丙烯
  异丁烷
 正丁烷
 丁烯-1
  顺丁烯-2
  反丁烯-2
   异丁烯
   异戊烷
   正戊烷
   -50
    45
    40
    35
    30
    25
    20
    15
    10
    -5
     0
    +5
    10
    15
    20
    25
   +30
   +35
    40
    45
    50
    55
    60

    65
    70
    75
    80
    85
    90
    95
  +100
  5.53
  6.55
  7.71
  9.02
  10.50
  12.15
  14.00
  16.04
  18.31
  20.81
  23.55
  25.55
  29.82
  33.36
  37.21
  41.37
  45.85
  48.89














 10.47
 12.28
 14.32
 16.60
 19.12
 21.92
 24.98
 28.33
 31.99
 35.96
 40.25
 44.88
 50.00



















  0.70
  0.88
  1.09
  1.34
  1.64
  1.97
  2.36
  2.85
  3.38
  3.99
  4.66
  5.43
  6.29
  7.25
  8.33
  9.51
  10.80
  12.26
  13.82
  15.52
  17.44
  19.43
  21.62

  33.98
  26.53
  29.25
  32.18
  35.30
  38.62
  42.16
  43.4
  1.00
  1.23
  1.50
  1.80
  2.16
  2.59
  3.08
  3.62
  4.23
  4.97
  5.75
  6.65
  7.65
  8.74
  9.92
  11.32
  12.80
  14.44
  16.23
  18.17
  20.28
  22.57
  25.05

  27.73
  30.60
  33.69
  36.99
  40.53
  45.31
  45.39










  0.88
  1.07
  1.28
  1.53
  1.82
  2.15
  2.52
  2.94
  3.41
  3.94
  4.52
  5.13
  5.90
  5.69
  7.59
  8.53

  9.57
  10.70
  11.93
  13.26
  14.69
  16.24
  17.89
  19.66









  0.56
  0.68
  0.84
  1.02
  1.23
  1.46
  1.74
  2.05
  2.40
  2.80
  3.24
  3.74
  4.29
  4.90
  5.57
  6.31

  7.21
  8.00
  8.96
  10.00
  11.13
  12.34
  13.65
  15.04









  0.70
  0.86
  1.05
  1.27
  1.52
  1.82
  2.15
  2.52
  2.95
  3.43
  3.96
  4.56
  5.22
  5.94
  6.38
  7.94

  8.56
  9.60
  10.72
  11.93
  13.23
  14.64
  15.88
  17.75









    0.46
    0.57
    0.71
    0.87
    1.05
    1.26
    1.51
    1.79
    2.11
    2.47
    2.37
    3.33
    3.83
    4.39
    5.01
    5.69

    6.44
    7.25
    8.14
    9.10
    10.14
    11.27
    12.47
    13.76









    0.52
    0.65
    0.78
    0.97
    1.17
    1.40
    1.66
    1.97
    2.31
    2.70
    3.13
    3.62
    4.16
    4.75
    5.41
    6.14

    6.93
    7.80
    8.73
    9.75
    10.85
    12.03
    13.31
    14.68









    0.73
    0.89
    1.08
    1.30
    1.55
    1.84
    2.17
    2.55
    2.97
    3.45
    3.99
    4.58
    5.24
    5.98
    6.13
    6.78

    8.64
    9.69
    10.84
    12.09
    13.41
    14.80
    16.45
    18.13













    0.34
    0.42
    0.52
    0.63
    0.70
    0.91
    1.08
    1.27
    1.49
    1.74
    2.02
    2.34
    2.64

    3.07
    3.60
    3.97
    4.48
    5.04
    5.65
    6.31
    7.03













    0.24
    0.30
    0.37
    0.46
    0.58
    0.67
    0.81
    0.96
    1.14
    1.34
    1.57
    1.83
    2.12

    2.44
    2.80
    3.19
    3.83
    4.11
    4.63
    5.21
    5.33
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