利用冷库温差发电装置

1、利用冷库温差发电装置设计者 摘要冷库一般分为高温、中低温、超低温三种温度。高温冷库就是冷藏保鲜冷库，温度一般在0以上；中低温冷库即高温冷冻冷库，温度一般在-18以内；低温冷库，又称冻结库、冷冻冷库，一般库温在-20°C-30°C左右；超低温冷库，为小于等于的冷库。而夏季室外温度最高可达40°C以上。由此可知冷库内外有很高的温差，但是目前的冷库并没有将此利用起来，仅仅耗费大量的电能去制冷，存在能量的浪费，本装置便是利用温差发电，进而达到节能的目的。关键词 温差发电 节能1、 研制背景及意义据调查统计，全国现有冷冻冷藏能力已达500多万t，其中外资、中外合资和私营冷库

2、约占50万t，国有冷库450多万t，分属于内贸、农业、外贸和轻工系统，其中内贸系统冷库容量达300多万t，占全国总量的60%以上。目前国内冷库存在以下几个问题：第1、 空间利用率不高。传统的冷库设计一般高5m左右，但在实际操作应用中，尤其是无隔架层的冷库利用率低于50%，如物品堆码的高度一旦达到3.2m时，外包装为纸箱的食品，因重压变形、吸潮等原因极易出现包装破裂、倒塌等现象，导致食品品质降低，造成较大的经济损失。第2、 因为国内大多数冷库尤其是90年代以前所建冷库，设施设备陈旧、管道严重腐蚀、墙体脱落、地基下陷、压力容器不定期检验。普遍开开停停，带病运营现象十分严重。第三、冷库属于耗能大户。

3、有数据表明：蒸发器内油膜增加0.1，会使蒸发温度下降2.5，电耗增加11%。冷凝器中若存在油膜、水垢，蒸发器外表结霜等均会导致蒸发温度下降，耗电增加。冷库作为社会生产生活中必备的设备，发达国家已经广泛采用自动控制技术操控整个制冷系统，既降低了能耗也节省了人力成本，而中国的冷库大多较为落后，若进行全面升级改造，因成本太高不太现实。本装置的意义便是在花费较少成本的基础上，得到提高空间利用率，减少能耗的目的。2、 思路启发当今世界各国面对能源短缺，尤其是化石能源污染严重，含量有限的问题，开始了对新能源的研究，如风能、太阳能、海洋温差能等。其中的海洋温差发电正成为世界各国科学家研究的热点问题。2.1海

4、洋温差发电介绍美国一家航空航天公司洛克希德马丁公司看中了海洋这座巨大的能量库，打算建造一个大型海洋热能转换工厂，利用海洋的温度差来驱动热力发电机发电：将温暖的表层水抽进热交换器当中，利用低沸点的物质液氨作为工作流体。温水泵把表层温海水抽上送往蒸发器，液氨吸收了温水的能量，沸腾并变为氨气，氨气经过汽轮机的叶片通道，膨胀做功，推动汽轮机旋转。然后，氨气进入冷凝器，深层的冷海水再重新将其冷凝为液态氨，而经历热交换后温度较高的海水再次被抽回海洋，如此，在闭合回路中反复进行蒸发、膨胀、冷凝。早在1881年9月，法国生物物理学家德 阿松瓦尔就提出利用海洋温差发电的设想。直到1930年，他的学生克洛德才在古

5、巴的近海，建造了一座海水温差发电站，首次利用海洋温度差能量发电成功。20世纪80年代，联合国已经确认海洋热能转换是所有海洋能转换系统中最重要的一种。温差能的优势就在于它可以提供稳定的电力，如果不考虑维修，这种电站可无限期地工作。2.2 热力循环方式海洋温差发电采用朗肯循环，其实际热效率约为2.5%。根据所用工质及流程的安排，分为闭式、开式和混合式循环。朗肯循环1、闭式循环(中间介质法)使用低沸点物质，如氨、氟里昂等作工质，在一封闭回路中完成兰金循环。其特点是，系统处于正压下，工质蒸汽密度大，体积流量小，通流部分尺寸不致过大。闭式循环2、开式循环(闪蒸法或扩容法)以水为工质，凝结水不返回循环中。

6、其闪蒸器和凝汽器可使用混合式换热器，结构简单，维护方便。若用表面式凝汽器，则可副产淡水。但低温水蒸气饱和压力极低，比容巨大，通流部分尺寸过大。开式循环3、混合循环基本与闭式循环相同，但用温海水闪蒸出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。混合循环3、 装置设计3.1装置整体装置整体由汽轮机、发电机、工质泵、联通管、蒸发器构成。联通管为钢制材料，因为钢的热导率好，联通管内充有低沸点工质，在冷库环境内，工质为液体状态，在冷库外由于温差沸腾成为气体，从而推动汽轮机转动。本装置采用朗肯循环的方式。3.2装置图3.2.1原理图3.2.2 3D立体图蒸发器冷库汽轮机工质泵3.3装置设计1）联通管形状采用与冷库中制冷

7、管类似的结构，以达到最大面积接触低温的条件，另外联通管在冷库和外界的连接部分换成PVC管，并用隔热材料包裹起来，以减少能量的损耗，冷库中制冷管如下图所示。2） 汽轮机、发电机、工质泵、蒸发器的大小和型号根据冷库规模大小的不同，进行不同的调整，总体原则是尽可能的减少成本。3.3设计参数3.4数据计算4、 创新点及应用1） 本装置利用温差发电原理，有效提高了冷库中冷能的利用率，达到了节能的目的。2） 将联通管铺设于货物无法放置的位置，有效提高了冷库的空间利用率。3） 本装置成本仅限于前期设备的投入，后期的运行不会再有额外成本，反而发出的电可用于制冷机对冷库制冷或用于灯泡用电。参考文献<1>唐三江.浅议国内外冷库行业发展现状与趋势.保鲜与加工 .2006-