專(zhuān)利名稱(chēng)：利用相變材料蓄熱和放熱的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求I前序部分的利用相變材料蓄熱和放熱的方法以及根據(jù)權(quán)利要求11前序部分的這種裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于許多技術(shù)應(yīng)用而言，蓄熱是必需的或有利的。這例如涉及太陽(yáng)能電廠中的可再生能量的利用和周期性工藝過(guò)程，在此，通過(guò)一個(gè)周期的余熱蓄積所獲得的效率得到提高，以用于下一個(gè)周期里。蓄熱器尤其適用于高效蓄熱或蓄冷，蓄熱器包含作為蓄熱介質(zhì)的相變材料(Phasechange Material，PCM)。這樣的潛熱蓄熱器與其它蓄熱器相比有以下優(yōu)點(diǎn)可以在較窄的 溫度范圍內(nèi)蓄積大量熱量。與傳統(tǒng)的顯熱蓄熱器相比，可利用潛熱蓄熱器實(shí)現(xiàn)在工作溫度盡量恒定情況下的高能量密度。因此，與利用顯熱的傳統(tǒng)蓄熱器相比，在典型的潛熱蓄熱器中，通過(guò)在蓄熱介質(zhì)相變時(shí)的IOK溫度變化獲得10倍至20倍的更高蓄熱密度。由此，可以減小所需要的蓄熱材料量和相應(yīng)的裝置和容器的結(jié)構(gòu)尺寸。使用相變材料時(shí)的問(wèn)題尤其是一般常用的有機(jī)蓄熱介質(zhì)或無(wú)機(jī)蓄熱介質(zhì)的導(dǎo)熱能力比較差(一般是O. 5-1W/(mK))。由此，當(dāng)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)潛熱蓄熱時(shí)，出現(xiàn)了在蓄熱介質(zhì)和換熱所用的載熱流體之間的熱量傳送不足的問(wèn)題。不僅像在其它蓄熱器系統(tǒng)中那樣要克服從載熱流體(或許經(jīng)換熱面)至蓄熱介質(zhì)本身的傳熱阻力，而且還要克服在蓄熱介質(zhì)的蓄熱體積內(nèi)的較高的傳熱阻力，以便利用整個(gè)蓄熱體積。因此，用相變材料如此改善熱量輸送是已知的，相變材料以微包封形態(tài)位于載流體里。在此情況下，石蠟一般被用作相變材料，它以具有有機(jī)材料裹皮的包封形態(tài)存在于水中。在這里，出現(xiàn)了微包封結(jié)構(gòu)制造復(fù)雜的缺點(diǎn)。另外，因使用石蠟和有機(jī)材料，所以，只能在低于100°c情況下使用這種潛熱蓄熱器。即使做到了耐熱包封，也沒(méi)有提供合適的載送介質(zhì)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)可用的傳熱介質(zhì)因壓力太高而排除了水；并且因預(yù)期與包封的鹽和熔融鹽劇烈反應(yīng)而排除了熱油，這是因?yàn)殡S之不再需要包封。在其它的已知裝置中，相變材料是位置不動(dòng)的。此時(shí)已知的是，相變材料被封裹在小鋼管內(nèi)，小鋼管被載熱流體環(huán)流以便換熱。也已知，由相變材料和導(dǎo)熱性比相變材料更強(qiáng)的材料構(gòu)成復(fù)合材料，以形成潛熱蓄熱器，例如US2004/0084658A1所述的那樣。此外還已知，換熱時(shí)的傳熱面積通過(guò)由與相變材料接觸的、由高導(dǎo)熱性材料構(gòu)成的翅片來(lái)增大。例如根據(jù)EP1816176A2已知用石墨膜來(lái)改善熱傳遞性或傳熱性。在這些具有位置不動(dòng)的相變材料的已知裝置中被證明不利的是，因?yàn)槌Ｓ玫南嘧儾牧嫌懈g性，所以，需要大量的昂貴材料例如不銹鋼來(lái)構(gòu)造換熱器，結(jié)果，出現(xiàn)高昂的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明基于以下任務(wù)，提供一種利用相變材料蓄熱和放熱的方法和這樣的裝置，它們與現(xiàn)有技術(shù)相比不太復(fù)雜，因而可以成本低廉地實(shí)現(xiàn)。另外，本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置應(yīng)當(dāng)可以被用在較寬的溫度范圍內(nèi)，尤其用在與許多應(yīng)用相關(guān)的100°C至300°C或更高的換熱溫度范圍內(nèi)。該任務(wù)將通過(guò)一種根據(jù)權(quán)利要求I的利用相變材料蓄熱和放熱的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求11的利用相變材料蓄熱和放熱的裝置來(lái)完成。本發(fā)明方法的有利實(shí)施方式出現(xiàn)在權(quán)利要求2-10中，而本發(fā)明的裝置的有利實(shí)施方式出現(xiàn)在權(quán)利要求12-15中。本發(fā)明基于發(fā)明人的以下認(rèn)識(shí)，在已知的方法和裝置中，需要成本密集和/或限制溫度范圍地生產(chǎn)蓄熱介質(zhì)，和/或在蓄熱能力和換熱所需面積以及換熱器的復(fù)雜性和尺寸之間存在直接關(guān)聯(lián)。這些缺點(diǎn)在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置中如此得以避免，即實(shí)現(xiàn)了利用蓄熱介質(zhì)進(jìn)行換熱和蓄熱介質(zhì)存放之間的空間分隔，這是如此做到的，使用呈未包封形態(tài)的相變材料。在本發(fā)明方法中，在蓄熱過(guò)程(也稱(chēng)蓄積過(guò)程)中，在吸熱情況下，在一個(gè)換熱器中的、包含相變材料的蓄熱介質(zhì)中獲得相變，以便作為潛熱在蓄熱介質(zhì)中蓄熱。在放熱過(guò)程 中，在一個(gè)換熱器中在放熱情況下在蓄熱介質(zhì)中獲得相變。重要的是，作為蓄熱介質(zhì)至少主要使用未包封的相變材料。而且，在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置中，進(jìn)行將蓄熱介質(zhì)供給換熱器并在完成相變后排出蓄熱介質(zhì)，從而在蓄熱介質(zhì)的存放和換熱地點(diǎn)之間存在局部分隔。在此情況下，在蓄熱過(guò)程中，蓄熱介質(zhì)以流體流或顆粒流形式被供給第一換熱器并且蓄熱介質(zhì)在完成相變后以流體流形式從換熱器被排出。在放熱過(guò)程中，蓄熱介質(zhì)以流體流形式被供給第一換熱器或另一個(gè)換熱器并且蓄熱介質(zhì)在完成相變后以流體流或顆粒流形式從該換熱器被送走。術(shù)語(yǔ)“流體”在這里和在下文中包括液態(tài)物質(zhì)和/或氣態(tài)物質(zhì)和/或由氣態(tài)和液態(tài)構(gòu)成的混合物。根據(jù)本發(fā)明的、利用相變材料蓄熱和放熱的裝置具有包含相變材料的蓄熱介質(zhì)。而且，本發(fā)明裝置包括至少一個(gè)第一換熱器并被構(gòu)造用于釋放出蓄熱介質(zhì)潛熱的情況下，通過(guò)在第一換熱器內(nèi)的相變來(lái)實(shí)現(xiàn)放熱過(guò)程；以及在蓄熱介質(zhì)內(nèi)作為潛熱蓄熱的情況下，通過(guò)在第一換熱器或另一個(gè)換熱器內(nèi)的相變來(lái)實(shí)現(xiàn)蓄熱過(guò)程。重要的是，蓄熱介質(zhì)至少主要由未包封的相變材料構(gòu)成，從而在放熱過(guò)程中，蓄熱介質(zhì)能以流體流形式被供給第一換熱器并且蓄熱介質(zhì)在相變完成后能以流體流或顆粒流形式從換熱器中被送走，以及在蓄熱過(guò)程中，蓄熱介質(zhì)能以流體流或顆粒流形式被供給第一換熱器或另一個(gè)換熱器并且蓄熱介質(zhì)在相變完成后可以流體流形式從換熱器被送走。因此，在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置中，通過(guò)將蓄熱介質(zhì)供給換熱地點(diǎn)和從換熱地點(diǎn)送走，得到了換熱和蓄熱介質(zhì)存放之間的空間分隔，因此，尤其可以通過(guò)設(shè)置例如相應(yīng)尺寸的、用于蓄熱介質(zhì)的蓄槽來(lái)任意選擇蓄熱能力，而不會(huì)在此出現(xiàn)關(guān)于換熱器尺寸設(shè)定的強(qiáng)制關(guān)聯(lián)。由此降低成本，這是因?yàn)閾Q熱器的成本密集型構(gòu)件也能在蓄熱器體積較大時(shí)僅就最佳換熱而言得到優(yōu)化。通過(guò)使用未包封的相變材料，已知的PCM材料尤其可被用于與許多應(yīng)用相關(guān)的、120°C和300°C之間的溫度范圍，也可被用于更高溫度，因而消除了在使用微包封的相變材料時(shí)出現(xiàn)的溫度限制。因此，在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置中，實(shí)現(xiàn)蓄熱介質(zhì)直接被供給換熱器和從換熱器送走。
以下措施在本發(fā)明的范圍內(nèi)，針對(duì)蓄熱過(guò)程和放熱過(guò)程，使用同一換熱器。使用多個(gè)換熱器也是可行的。優(yōu)選設(shè)置至少兩個(gè)換熱器，在這里，放熱過(guò)程在第一換熱器內(nèi)進(jìn)行，而蓄熱過(guò)程在與之空間分隔的第二換熱器里進(jìn)行。以下，只要未另作說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“換熱器”表示與各自過(guò)程對(duì)應(yīng)的裝置，無(wú)論是否針對(duì)蓄熱過(guò)程和放熱過(guò)程設(shè)置一個(gè)或多個(gè)換熱器。另外，在換熱器內(nèi)的蓄熱過(guò)程中，在相變的同時(shí)進(jìn)行蓄熱介質(zhì)的主動(dòng)輸送和供熱，和/或在換熱器內(nèi)的放熱過(guò)程中，在相變的同時(shí)進(jìn)行蓄熱介質(zhì)的主動(dòng)輸送和散熱。相應(yīng)地，在本發(fā)明裝置中至少如此構(gòu)成第一換熱器，以便在換熱器內(nèi)的蓄熱過(guò)程中能與相變同時(shí)地完成蓄熱介質(zhì)的主動(dòng)輸送和供熱。在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置中，蓄熱介質(zhì)的流動(dòng)性通過(guò)在換熱器內(nèi)的相變?cè)跉鈶B(tài)、液態(tài)和/或固態(tài)之間變化。因而，由此得到本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，如上所述，在相變的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了蓄熱介質(zhì)的主動(dòng)輸送。由此，所需的蓄熱介質(zhì)輸送經(jīng)過(guò)換熱器在流動(dòng)性因相變而變化時(shí)也至少在主動(dòng)輸送過(guò)程中得以保證。因此，本發(fā)明裝置的換熱器融合了輸送裝置性能和換熱器性能。在本發(fā)明方法中，在蓄熱過(guò)程后和/或在放熱過(guò)程后的蓄熱介質(zhì)存放在至少一個(gè)蓄槽中。由此，在蓄熱介質(zhì)存放和換熱地點(diǎn)之間出現(xiàn)空間分隔，結(jié)果，可與換熱器設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)地選擇蓄熱體積。因此，在蓄熱介質(zhì)存放和換熱器設(shè)計(jì)、尤其是換熱面積的尺寸設(shè)定之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)。本發(fā)明裝置相應(yīng)地包括至少一個(gè)蓄槽用于在從第一換熱器和/或另一個(gè)換熱器送出后容納蓄熱介質(zhì)。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在放熱過(guò)程后蓄熱介質(zhì)存放在第一蓄槽中，在蓄熱過(guò)程后存放在獨(dú)立的第二蓄槽中，從而這些蓄槽可以針對(duì)蓄熱介質(zhì)的各自相態(tài)被優(yōu)化。本發(fā)明裝置相應(yīng)地優(yōu)選具有兩個(gè)蓄槽，用于在蓄熱過(guò)程實(shí)施后在第一蓄槽內(nèi)存放蓄熱介質(zhì)并在放熱過(guò)程實(shí)施后在第二蓄槽內(nèi)存放蓄熱介質(zhì)。在蓄熱過(guò)程后和放熱過(guò)程后都只使用一個(gè)蓄槽來(lái)存放蓄熱介質(zhì)也在本發(fā)明范圍內(nèi)。在此情況下，優(yōu)選使得蓄熱介質(zhì)依據(jù)相態(tài)來(lái)分隔。因此，這樣的蓄槽優(yōu)選具有高度不同的進(jìn)排管路，從而蓄熱介質(zhì)依據(jù)密度并進(jìn)而依據(jù)相態(tài)被供給和送出。在任何情況下，將這個(gè)或這些蓄槽構(gòu)造為熱絕緣蓄槽對(duì)于抑制蓄熱介質(zhì)與蓄槽周?chē)h(huán)境換熱是有利的。蓄槽和換熱器優(yōu)選通過(guò)導(dǎo)流管路相連。在本發(fā)明方法中，在蓄熱過(guò)程和/或放熱過(guò)程中的蓄熱介質(zhì)主動(dòng)輸送優(yōu)選以機(jī)械方式通過(guò)換熱器的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的輸送機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行，而換熱通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)、尤其是其馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件和/或其固定不動(dòng)的構(gòu)件來(lái)進(jìn)行。因此，本發(fā)明裝置的至少一個(gè)換熱器優(yōu)選具有用于輸送蓄熱介質(zhì)的機(jī)構(gòu)并且如此構(gòu)造，可在相變的同時(shí)進(jìn)行蓄熱介質(zhì)的主動(dòng)輸送和供熱和/或散熱，尤其利用借助輸送機(jī)構(gòu)、尤其是其馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件和/或固定不動(dòng)的構(gòu)件的換熱。由此，得到本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置的非常高效的實(shí)施方式，因?yàn)閾Q熱器的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件和固定不動(dòng)的構(gòu)件直接接觸蓄熱介質(zhì)。因此，換熱優(yōu)選至少通過(guò)換熱器的與蓄熱介質(zhì)直接接觸的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件來(lái)進(jìn)行。由此，必然在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件和蓄熱介質(zhì)之間出現(xiàn)的接觸同時(shí)被用于換熱，因而無(wú)需設(shè)置單獨(dú)的換熱面積，或者至少可以縮小換熱面積。如此得到本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置的一個(gè)特別有利的實(shí)施方式，在蓄熱過(guò)程和/或放熱過(guò)程中的蓄熱介質(zhì)主動(dòng)輸送是利用螺旋輸送機(jī)來(lái)進(jìn)行。螺旋輸送機(jī)包括具有設(shè)于螺桿軸上的螺桿螺紋的輸送螺桿和至少部分包圍輸送螺桿的殼體。殼體至少部分包圍輸送螺桿且優(yōu)選呈圓柱形，其被構(gòu)造成在整個(gè)周面包覆輸送螺桿。這樣的螺旋輸送機(jī)對(duì)于應(yīng)用于領(lǐng)域外的方法和裝置來(lái)說(shuō)是本身已知的，例如在DE1653872和DE288663中有所描述。螺旋輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，可借助螺旋輸送機(jī)輸送處于不同相態(tài)的蓄熱介質(zhì)，尤其是呈固態(tài)和液態(tài)的蓄熱介質(zhì)。另外，螺旋輸送機(jī)的可被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的輸送螺桿已具有大的螺桿螺紋表面，其直接接觸蓄熱介質(zhì)，從而尤其是輸送螺桿除輸送功能以外還同時(shí)適用作換熱件。結(jié)果，按照結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)施方式得到了輸送機(jī)功能以及換熱功能。優(yōu)選該螺旋輸送機(jī)的活動(dòng)構(gòu)件和/或固定不動(dòng)的構(gòu)件具有用于載熱流體的輸送路線，用于供熱或散熱。尤其有利的是，螺旋輸送機(jī)的輸送螺桿的螺桿軸具有用于載熱流體的輸送路線，在此優(yōu)選的是，輸送螺桿的軸為空心柱形式。以空心螺桿形式構(gòu)成螺旋輸送機(jī)的輸送螺桿在本領(lǐng)域外的應(yīng)用中是已知的，例如在DE288663中有所描述。還有利的是，螺旋輸送機(jī)的殼體具有用于載熱流體的輸送路線。將螺旋輸送機(jī)同時(shí)用作輸送機(jī)構(gòu)和用作潛熱蓄熱器中的換熱器出人意料地以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方式構(gòu)成本發(fā)明裝置并且以簡(jiǎn)單方式實(shí)現(xiàn)了蓄熱介質(zhì)存放和換熱 地點(diǎn)之間的空間分隔。在本發(fā)明方法中，進(jìn)行蓄熱介質(zhì)的直接輸送。因此，蓄熱介質(zhì)最好不具有載體介質(zhì)例如水，也就是，優(yōu)選不使用載體介質(zhì)來(lái)輸送蓄熱介質(zhì)。本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置不局限于特定的相變。因此，該方法和該裝置用于相變材料并且在以下溫度范圍內(nèi)的使用在本發(fā)明范圍內(nèi)，在該溫度范圍內(nèi)，在放熱過(guò)程中進(jìn)行由氣態(tài)至液態(tài)的相變，而在蓄熱過(guò)程中進(jìn)行從液態(tài)至氣態(tài)的相變。但是，特別有利地如此構(gòu)成本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置，以便在放熱過(guò)程中，以液態(tài)形式供應(yīng)蓄熱介質(zhì)，進(jìn)行從液態(tài)至固態(tài)的相變，并且該蓄熱介質(zhì)以顆粒流形式被送走；而該蓄熱介質(zhì)在蓄熱過(guò)程中以顆粒流形式供應(yīng)，進(jìn)行從固態(tài)至液態(tài)的相變，并且蓄熱介質(zhì)以液態(tài)形式被送走。相變材料的固態(tài)/液態(tài)具有以下優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)在這些相態(tài)下的蓄熱介質(zhì)的更簡(jiǎn)單輸送。尤其在以螺旋輸送機(jī)形式構(gòu)成換熱器時(shí)，可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)呈顆粒流形式的蓄熱介質(zhì)的輸送，也實(shí)現(xiàn)呈液態(tài)的蓄熱介質(zhì)的輸送。在本發(fā)明方法中，優(yōu)選在換熱器內(nèi)的放熱過(guò)程中，在蓄熱介質(zhì)相變?yōu)楣滔嘀畷r(shí)和/或之后將蓄熱介質(zhì)粉碎為顆粒。相應(yīng)地，至少本發(fā)明裝置的第一換熱器優(yōu)選具有粉碎機(jī)構(gòu)并被構(gòu)造用于在相變中和/或相變后將蓄熱介質(zhì)粉碎成顆粒。結(jié)果，保證了蓄熱介質(zhì)也能在相變后以顆粒流形式被送入固相。尤其在換熱器以螺旋輸送機(jī)形式構(gòu)成的優(yōu)選方式中，通過(guò)輸送螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和/或通過(guò)輸送螺桿表面的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)蓄熱介質(zhì)被粉碎成顆粒。尤其有利的是，將螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)成具有多個(gè)相鄰設(shè)置的具有平行的螺桿軸的輸送螺桿。此時(shí)，如此構(gòu)成螺旋輸送機(jī)，暫時(shí)進(jìn)行輸送螺桿的齒側(cè)面的相互刮擦，結(jié)果，阻止蓄積材料附著。在此情況下，可以采用已知的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中通過(guò)暫時(shí)改變至少一個(gè)螺桿的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)刮擦。這在DE1553134的具有兩個(gè)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的輸送螺桿的實(shí)施方式中有所描述，兩個(gè)輸送螺桿中的一個(gè)輸送螺桿是右旋的，另一個(gè)輸送螺桿是左旋的。刮擦也可以按照本身已知的方式在同向轉(zhuǎn)動(dòng)和同向螺旋的輸送螺桿中通過(guò)改變一個(gè)或兩個(gè)輸送螺桿的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如DE1653872所述的那樣，輸送螺桿的齒側(cè)面在中心位置上具有間距。
以下措施也在本發(fā)明范圍內(nèi)，在換熱器內(nèi)設(shè)置單獨(dú)的粉碎工具例如相互嚙合的齒狀粉碎工具、刀狀工具、飼料切碎機(jī)或其它構(gòu)件用于粉碎蓄熱介質(zhì)。最好如此構(gòu)造第一換熱器，以使蓄熱介質(zhì)在放熱過(guò)程后和或許附加地粉碎后處于顆粒狀。換熱器構(gòu)成呈螺旋輸送機(jī)形式如上所述是特別有利的。尤其對(duì)于放熱過(guò)程而言，在出現(xiàn)從液態(tài)至固態(tài)的相變時(shí)使用螺旋輸送機(jī)是有利的。因此，至少用于放熱過(guò)程的換熱件最好具有螺旋輸送機(jī)。根據(jù)其它輸送機(jī)構(gòu)構(gòu)造換熱器，例如本身已知的泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)且尤其是具有相互嚙合的、設(shè)置在蓄熱介質(zhì)輸送方向的橫向上的齒輪狀輥的裝置，或者其它形式的齒輪泵，也在本發(fā)明范圍內(nèi)。在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，如此得到特別高效的蓄熱和放熱，在蓄熱過(guò)程中，在相變后給蓄熱介質(zhì)額外地提供熱量，以便額外地通過(guò)蓄熱介質(zhì)蓄積顯熱，并且相應(yīng)地，在放熱過(guò)程中，蓄熱介質(zhì)在相變之前散發(fā)顯熱。由此，不僅可利用蓄熱介質(zhì)潛熱的蓄熱能力，而且可利用蓄熱介質(zhì)顯熱蓄熱能力。顯熱的供給和送走在不會(huì)出現(xiàn)蓄 熱介質(zhì)相變的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。顯熱的供給和送走優(yōu)選通過(guò)同一換熱器進(jìn)行，潛熱也通過(guò)該換熱器被供給蓄熱介質(zhì)和被送走。由此，不需要附加的換熱器。在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，借助一個(gè)或多個(gè)附加換熱器進(jìn)行顯熱的供給和送走，其中該換熱器在蓄熱過(guò)程中接設(shè)在用于潛熱蓄熱的換熱器的后面并且在放熱過(guò)程中接設(shè)在用于送走潛熱的換熱器的前面。這樣，可以?xún)?yōu)化用于潛熱或顯熱傳遞的各換熱器。本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置優(yōu)選針對(duì)在100°C和至少350°C之間換熱的溫度范圍來(lái)設(shè)計(jì)，因?yàn)樵S多典型的應(yīng)用在此溫度范圍內(nèi)。還已知這樣的應(yīng)用，此時(shí)較高的溫度、尤其是高達(dá)500°C的溫度是有利的。該較高的溫度范圍在選擇相應(yīng)的蓄熱介質(zhì)時(shí)也在本發(fā)明范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置有利地針對(duì)在100°C和500°C之間的溫度來(lái)設(shè)計(jì)。尤其當(dāng)如上所述地附加蓄積顯熱時(shí)，較高的溫度例如在100°C和500°C之間范圍內(nèi)的溫度也在本發(fā)明范圍內(nèi)。上述的溫度范圍尤其可通過(guò)使用鹽作為蓄熱介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在蓄熱過(guò)程和放熱過(guò)程中的換熱原則上可以按照本身已知的方式實(shí)現(xiàn)。借助載熱流體且優(yōu)選借助熱輸送氣體或熱輸送液體或氣液混合物來(lái)供熱和/或散熱尤其是在本發(fā)明范圍內(nèi)。使用熱油、水、水蒸汽或者水和水蒸汽混合物(濕氣)作為載熱流體是尤其有利的。通過(guò)其它方式例如借助輻射供熱和/或散熱也在本發(fā)明范圍內(nèi)，尤其在蓄熱過(guò)程中經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能集熱器的吸收器輸送蓄積材料。將載熱流體用于蓄熱過(guò)程和/或放熱過(guò)程中的換熱是尤其有利的。通過(guò)使用液體例如像熱油或水作為載熱流體，得到一個(gè)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單的實(shí)施方式。在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在放熱過(guò)程中借助由蓄熱介質(zhì)釋放給載熱流體的熱量獲得載熱流體的從液態(tài)至氣態(tài)的相變，和/或在蓄熱過(guò)程中因?yàn)檩d熱流體釋放熱量給蓄熱介質(zhì)而獲得所述載熱流體從氣態(tài)至液態(tài)的相變。由此獲得了潛熱蓄熱器的蓄積熱能的特別高效的傳遞和傳導(dǎo)。上述的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)于本發(fā)明裝置和本發(fā)明方法結(jié)合由傳熱流體所驅(qū)動(dòng)的透平來(lái)應(yīng)用是尤其有利的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，借助載熱流體的傳熱效率如此得到進(jìn)一步提高，即在放熱過(guò)程中該載熱流體先借助由蓄熱介質(zhì)釋放出的熱被蒸發(fā)，隨后該蒸汽狀的載熱流體附加地借助由蓄熱介質(zhì)釋放的熱量被過(guò)度加熱。如上所述，換熱器設(shè)計(jì)成螺旋輸送機(jī)是非常有利的。此時(shí)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的輸送螺桿優(yōu)選被載熱流體流過(guò)以便換熱。尤其有利的是，輸送螺桿和螺旋輸送機(jī)的直接與蓄熱介質(zhì)接觸的固定不動(dòng)的構(gòu)件且尤其是殼體被熱流體流過(guò)以便換熱，尤其優(yōu)選按照對(duì)流原理。根據(jù)其它已知的換熱器實(shí)施方式構(gòu)造換熱器，例如呈飛流換熱器或輻射發(fā)射器或吸收器形式的換熱器構(gòu)造方式也在本發(fā)明范圍內(nèi)。在蓄熱過(guò)程中借助蒸氣態(tài)、氣態(tài)或液態(tài)的傳熱流體或借助包含多相的混合物給換熱器供熱也在本發(fā)明范圍內(nèi)，利用輻射尤其借助太陽(yáng)光來(lái)供熱也在本發(fā)明范圍內(nèi)。優(yōu)選該蓄熱介質(zhì)只由相變材料構(gòu)成。由此得到該方法和裝置的一個(gè)成本低廉的實(shí)施方式。本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置的效率的提高有利地如此實(shí)現(xiàn)，即蓄熱介質(zhì)除了相變材 料外還含有導(dǎo)熱性高于相變材料的顆粒。由此一來(lái)，蓄熱介質(zhì)的總導(dǎo)熱性得以提高，進(jìn)而在蓄熱過(guò)程和放熱過(guò)程中的換熱效率都得到提高。此時(shí)特別合適的是由石墨構(gòu)成的納米顆粒或微米顆粒。顆粒占蓄熱介質(zhì)總體積的比例優(yōu)選小于10體積百分比。本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置的效率的進(jìn)一步提高有利地如此獲得，即在蓄熱介質(zhì)中加入混合物，該混合物促成在液態(tài)至固態(tài)的相變時(shí)的顆粒生成或抑制整個(gè)體積的凝固，即，抑制大體積固相的生成。在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置中，采用本身已知的材料作為相變材料是可行的。鹽系尤其是適用的，優(yōu)選二元硝酸鹽、硝酸鹽混合物，它尤其包括以下組中的一種或多種物質(zhì)KN03、NaNO3> KNO, KNO3-NaNO3^ KNO3-LiNO30由此，覆蓋了在典型應(yīng)用中相關(guān)的100C至500°C的溫度范圍。在本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置中，在蓄熱過(guò)程和/或放熱過(guò)程中在相變時(shí)實(shí)現(xiàn)蓄熱介質(zhì)的至少一次主動(dòng)輸送。本發(fā)明裝置優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)附加的輸送機(jī)構(gòu)，其不是以換熱器形式構(gòu)成，并且在蓄熱介質(zhì)輸送路線中設(shè)在換熱器的下游和/或上游。這樣，保證了蓄熱介質(zhì)的無(wú)干擾輸送。尤其有利的是，在顆粒固態(tài)蓄熱介質(zhì)的輸送路線中設(shè)有至少一個(gè)附加輸送機(jī)構(gòu)，因?yàn)轭w粒狀蓄熱介質(zhì)的輸送與液態(tài)或氣態(tài)的蓄熱介質(zhì)輸送相比更容易受到像蓄熱介質(zhì)壓縮這樣的干擾。本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置尤其可被用于熱能蓄熱，作為太陽(yáng)熱能發(fā)電廠的蓄熱器，尤其用在直接蒸汽發(fā)生器中或作為過(guò)程熱應(yīng)用的蓄熱器。優(yōu)選該蓄熱介質(zhì)只具有未包封的相變材料。在上述的有利實(shí)施方式中的蓄熱介質(zhì)以顆粒流形式的供給和/或送出優(yōu)選如此進(jìn)行，蓄熱介質(zhì)以顆粒狀來(lái)輸送，尤其沒(méi)有載流體，優(yōu)選沒(méi)有用于顆粒的載流體。換熱器的輸送機(jī)構(gòu)優(yōu)選由導(dǎo)熱材料構(gòu)成，尤其由鋼構(gòu)成，優(yōu)選不銹鋼。使用陶瓷材料也在本發(fā)明范圍內(nèi)，但在這里，與鋼相比，陶瓷材料造成更高的材料成本。本發(fā)明裝置優(yōu)選用于執(zhí)行本發(fā)明方法或其有利的實(shí)施方式。本發(fā)明方法也優(yōu)選利用本發(fā)明裝置或其有利的實(shí)施方式來(lái)實(shí)施。


以下將結(jié)合圖和實(shí)施例來(lái)描述其它優(yōu)選特征和實(shí)施方式，其中圖I是利用相變材料蓄熱和放熱的本發(fā)明裝置的第一實(shí)施例的示意圖，其中該裝置是一臺(tái)將太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備的一部分并且包括兩個(gè)蓄槽和兩個(gè)換熱器；以及圖2是利用相變材料蓄熱和放熱的本發(fā)明裝置的第二實(shí)施例的示意圖，它是第一實(shí)施例的變型并且只具有一個(gè)蓄槽及只具有一個(gè)換熱器。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖I的裝置的第一實(shí)施例包括裝有液態(tài)蓄熱介質(zhì)的第一蓄槽I。第一蓄槽I具有熱絕緣，因而只發(fā)生與環(huán)境的輕微換熱。蓄熱介質(zhì)由相變材料NaNO3構(gòu)成。當(dāng)在蓄槽I內(nèi)蓄積該蓄熱介質(zhì)時(shí)，蓄熱介質(zhì)的溫度高于蓄熱介質(zhì)的熔點(diǎn)，也就是，在此情況下是高于308 °C。
圖I所示的裝置還包括第一換熱器2，它通過(guò)管路2a與蓄槽I流通相連。換熱器2包括螺旋輸送機(jī)，在螺旋輸送機(jī)中，借助馬達(dá)被驅(qū)動(dòng)的、可轉(zhuǎn)動(dòng)支承的輸送螺桿設(shè)置在圓柱形殼體中。輸送螺桿的軸為空心柱形式并且與載熱流體回路流通相連。也在用于輸送螺桿的圓柱形殼體的周面內(nèi)設(shè)有管路，它們與用于載熱流體的回路流通相連。在螺旋輸送機(jī)的出口側(cè)設(shè)有粉碎裝置，它還是通過(guò)管狀的管路3a與第二蓄槽3相連。用于載熱流體的外部循環(huán)在圖I中在換熱器2處由箭頭表示。因此，為了實(shí)現(xiàn)放熱過(guò)程，借助(未示出)控制單元使換熱器2的螺旋輸送機(jī)的輸送螺桿圍繞以空心柱形式構(gòu)成的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而借助螺旋輸送機(jī)將蓄熱介質(zhì)從蓄槽I輸送到換熱器2中。同時(shí)，通過(guò)未示出的泵裝置根據(jù)上述箭頭供給和送走載熱流體，從而載熱流體流過(guò)該換熱器2的載熱流體回路。在此情況下，在螺旋輸送機(jī)的入口側(cè)因?yàn)樗斔偷妮d熱流體具有比蓄熱介質(zhì)低的溫度而實(shí)現(xiàn)蓄熱介質(zhì)的冷卻，這種冷卻導(dǎo)致蓄熱介質(zhì)在換熱器2的螺旋輸送機(jī)內(nèi)相變。在相變中釋放出的熱量通過(guò)螺旋輸送機(jī)的輸送螺桿以及螺旋輸送機(jī)的圓柱形殼體被釋放給流過(guò)這些構(gòu)件的載熱流體，結(jié)果，載熱流體變熱。在圖I所示的實(shí)施例中，載熱流體以水的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，將其以液態(tài)形式以低于適用于最常見(jiàn)壓力的沸點(diǎn)的溫度供給換熱器2。通過(guò)因在螺旋輸送機(jī)中的蓄熱介質(zhì)釋放潛熱而完成的加熱，實(shí)現(xiàn)了載熱流體的相變，從而它以水蒸汽形式離開(kāi)第一換熱器2。該水蒸汽在未示出的另一個(gè)裝置中借助透平被轉(zhuǎn)換為電能。因此，在換熱器2的螺旋輸送機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了蓄熱介質(zhì)從液態(tài)至固態(tài)的相變。但因?yàn)樾顭峤橘|(zhì)在相變過(guò)程中在螺旋輸送機(jī)進(jìn)行輸送，所以，沒(méi)有形成統(tǒng)一的固體，而是通過(guò)穩(wěn)定連續(xù)的繼續(xù)輸送形成不同大小的蓄熱介質(zhì)顆粒。在螺旋輸送機(jī)的出口側(cè)，在換熱器2內(nèi)設(shè)有粉碎裝置，因此上述顆粒在離開(kāi)螺旋輸送機(jī)后進(jìn)入粉碎裝置并在那里被粉碎成更細(xì)小的顆粒，從而該蓄熱介質(zhì)呈顆粒狀。蓄熱介質(zhì)的顆粒流經(jīng)由管狀連接機(jī)構(gòu)3a進(jìn)入第二蓄槽3。第二蓄槽3同樣熱絕緣構(gòu)成。在蓄槽3內(nèi)的蓄熱介質(zhì)的溫度處于在環(huán)境溫度和蓄熱介質(zhì)熔點(diǎn)溫度之間的范圍內(nèi)，也就是在此情況下是低于308 °C。為了實(shí)現(xiàn)蓄熱過(guò)程，蓄熱介質(zhì)經(jīng)由另一個(gè)管狀連接機(jī)構(gòu)4a從第二蓄槽3以顆粒流形式被供給第二換熱器4。
第二換熱器4也包括螺旋輸送機(jī)，它的結(jié)構(gòu)原則上等同于在換熱器2中描述的螺旋輸送機(jī)。第二換熱器4在此設(shè)置在蓄槽3下方并且管狀連接機(jī)構(gòu)4a在蓄槽3底面區(qū)域內(nèi)通入，從而可借助設(shè)在管狀連接機(jī)構(gòu)4a中的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的滑閥利用借助上述控制單元的控制以簡(jiǎn)單方式控制從蓄槽3至第二換熱器4且進(jìn)而至第二換熱器4的螺旋輸送機(jī)的入口側(cè)的顆粒流。第二換熱器4的螺旋輸送機(jī)也不僅在輸送螺桿內(nèi)而且在圓柱形殼體內(nèi)具有用于載熱流體回路的輸送路線。它們與用于載熱流體的其它外部回路流通相連，如在圖I的換熱器4中用箭頭表示的那樣。第二載熱流體也以水的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二載熱流體的回路與太陽(yáng)能裝置相連，在太陽(yáng)能裝置中，借助太陽(yáng)光進(jìn)行載熱流體的蒸發(fā)。
相應(yīng)地，在第二換熱器4中進(jìn)行由箭頭表示的、將水蒸汽送入用于螺旋輸送機(jī)的載熱流體的回路，從而在螺旋輸送機(jī)中所輸送的蓄熱介質(zhì)在輸送過(guò)程中因借助水蒸汽所輸入的熱量而從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，同時(shí)，載熱流體因?yàn)樗斎氲乃羝睦鋮s而冷凝成水。因此，載熱流體以液態(tài)從第二換熱器4被送走并被送往太陽(yáng)熱能裝置。第二換熱器4的螺旋輸送機(jī)在出口側(cè)也通過(guò)管路Ia與第一蓄槽I流通相連。因此，借助第二換熱器4的螺旋輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)了在第一蓄槽I內(nèi)的蓄熱過(guò)程后的液態(tài)蓄熱介質(zhì)的輸送。第一換熱器2的和第二換熱器4的螺旋輸送機(jī)分別由不銹鋼制成，因而一方面不會(huì)出現(xiàn)由于蓄熱介質(zhì)的腐蝕性導(dǎo)致毀壞，另一方面，因?yàn)殇摰母邔?dǎo)熱性而保證了載熱流體和蓄熱介質(zhì)之間的良好換熱。通過(guò)蓄熱介質(zhì)在蓄槽I和3中的蓄積和在換熱器2和4中的換熱之間的空間分隔，螺旋輸送機(jī)的尺寸相應(yīng)對(duì)于在規(guī)定輸送速度下的最佳換熱而言被優(yōu)化。與此無(wú)關(guān)地，可以任意選擇蓄槽I和3的體積，視蓄熱能力需求大小而定。在圖I所示的實(shí)施例中，在使用50Mwel透平時(shí)，這兩個(gè)蓄槽I和3均包括大約800m3/h蓄熱能力的體積。這意味著，對(duì)于具有例如7. 5h蓄熱能力的蓄熱器來(lái)說(shuō)，需要各有6000m3體積的蓄槽。與之相比，當(dāng)前構(gòu)造的基于顯熱的鹽熔蓄熱器需要分別具有14000m3體積的槽。在第一換熱器2內(nèi)粉碎后的蓄熱介質(zhì)顆粒的粒徑在約Imm和IOmm之間的范圍內(nèi)。第一換熱器2的和第二換熱器4的螺旋輸送機(jī)的輸送能力在50MW透平情況下供熱為 500kg/s。根據(jù)圖2的第二實(shí)施例的裝置只包含一個(gè)蓄槽11，其不僅裝有液態(tài)蓄積材料，也裝有顆粒固態(tài)蓄積材料。此外，圖2所示的裝置只包括一個(gè)換熱器12。只要以下未作其它說(shuō)明，則蓄槽11按照上述蓄槽I的方式構(gòu)成，換熱器12按照上述換熱器2的方式構(gòu)成。與圖I所示的第一實(shí)施例不同，第二實(shí)施例的蓄槽11和換熱器12分別具有兩個(gè)蓄熱介質(zhì)的進(jìn)流管路和排流管路。蓄槽11通過(guò)上管路Ila和下管路Ilb與換熱器12流體連通且顆粒流通地相連。因?yàn)橐簯B(tài)蓄積材料和顆粒固態(tài)蓄積材料的密度不同，所以，在蓄槽11內(nèi)出現(xiàn)兩相之間的空間分隔，結(jié)果，可利用上管路Ila將液態(tài)蓄熱介質(zhì)供給換熱器12，并借助下管路Ilb將呈顆粒固態(tài)的蓄熱介質(zhì)供給換熱器12。該蓄熱和放熱過(guò)程原則上對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例的蓄熱和放熱過(guò)程為了完成蓄熱過(guò)程，呈顆粒固態(tài)的蓄熱介質(zhì)通過(guò)下管路Ilb被供給換熱器12。在呈螺旋輸送機(jī)形式的換熱器12內(nèi)，通過(guò)未示出的泵裝置執(zhí)行根據(jù)箭頭12b的載熱流體的供給和送走。由此，實(shí)現(xiàn)了熱量在換熱器12內(nèi)從載熱流體傳輸給蓄熱介質(zhì)，結(jié)果，在通過(guò)輸送螺桿輸送蓄熱介質(zhì)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了從固態(tài)至液態(tài)的相變。液態(tài)蓄熱介質(zhì)通過(guò)經(jīng)由蓄槽I的上側(cè)區(qū)域內(nèi)的管路12c被送回該蓄槽。為了完成放熱過(guò)程，液態(tài)蓄積材料經(jīng)由上管路Ila被供給換熱器12，并且借助未示出的泵裝置按照箭頭12a供給和送走載熱流體，從而實(shí)現(xiàn)了熱從蓄熱介質(zhì)釋放至載熱流體以及載熱流體在通過(guò)輸送螺桿在換熱器12內(nèi)輸送時(shí)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的相變。固態(tài)蓄積材料與圖I所示的裝置相似地借助粉碎裝置被粉碎成顆粒，所述蓄積材料經(jīng)由通入蓄槽的下側(cè)區(qū)域中的管路12d被送回該蓄槽。 根據(jù)圖2的裝置的優(yōu)點(diǎn)是，只需要一個(gè)蓄槽和一個(gè)換熱器。在圖I和圖2所示的裝置中，分別通過(guò)控制單元進(jìn)行蓄熱和放熱過(guò)程的控制，該控制單元尤其與輸送螺桿的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置以及在蓄槽的各自出口側(cè)的可由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的相應(yīng)閥門(mén)和滑閥連接，以控制蓄熱介質(zhì)的輸送。
權(quán)利要求
1.ー種利用相變材料蓄熱和放熱的方法，其中， 在蓄熱過(guò)程中，在吸熱情況下，在第一換熱器(4)中的、包含相變材料的蓄熱介質(zhì)中獲得相變，以便作為潛熱在蓄熱介質(zhì)中蓄熱，并且 在放熱過(guò)程中，在所述第一換熱器或另ー個(gè)換熱器(2)中在放熱情況下在所述蓄熱介質(zhì)中獲得相變， 其特征在干， 作為蓄熱介質(zhì)，至少主要使用未包封的相變材料， 在蓄熱過(guò)程中，所述蓄熱介質(zhì)以流體流或者顆粒流形式被供給所述第一換熱器(4)，并且所述蓄熱介質(zhì)在完成相變后被送走， 在放熱過(guò)程中，所述蓄熱介質(zhì)以流體流形式被供給所述第一換熱器或另ー個(gè)換熱器(2)，并且所述蓄熱介質(zhì)在完成相變后以流體流或顆粒流形式從所述換熱器被送走， 所述蓄熱介質(zhì)在蓄熱過(guò)程后暫時(shí)存放在第一蓄槽(I)中和/或在放熱過(guò)程后暫時(shí)存放在第一蓄槽或另ー個(gè)蓄槽(3)中，并且 在蓄熱過(guò)程中和/或在放熱過(guò)程中，在相變的同時(shí)進(jìn)行所述蓄熱介質(zhì)的主動(dòng)輸送和換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法， 其特征在干， 在蓄熱過(guò)程和/或放熱過(guò)程中的主動(dòng)輸送是以機(jī)械方式通過(guò)所述換熱器(2、4)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的輸送機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行的，并且所述換熱至少通過(guò)所述輸送機(jī)構(gòu)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件和/或固定不動(dòng)的構(gòu)件來(lái)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法， 其特征在干， 在蓄熱過(guò)程和/或放熱過(guò)程中的主動(dòng)輸送是利用螺旋輸送機(jī)來(lái)進(jìn)行的，優(yōu)選利用包括至少ー個(gè)空心螺桿的螺旋輸送機(jī)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在干， 在放熱過(guò)程中，以液態(tài)形式供應(yīng)所述蓄熱介質(zhì)，進(jìn)行從液態(tài)至固態(tài)的相變，并且所述蓄熱介質(zhì)以顆粒流形式被送走； 而在蓄熱過(guò)程中，所述蓄熱介質(zhì)以顆粒流形式供應(yīng)，進(jìn)行從固態(tài)至液態(tài)的相變，并且所述蓄熱介質(zhì)以液態(tài)形式被送走。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在干， 在換熱器(2)內(nèi)的放熱過(guò)程中，所述蓄熱介質(zhì)在相變中和/或在相變后被粉碎成顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法， 其特征在干， 在蓄熱過(guò)程中，在相變后給所述蓄熱介質(zhì)額外地提供熱量，以額外地蓄積顯熱； 而在放熱過(guò)程中，該蓄熱介質(zhì)在相變之前散發(fā)顯熱。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，在蓄熱過(guò)程和/或放熱過(guò)程中，換熱是利用載熱流體來(lái)進(jìn)行的，優(yōu)選利用熱輸送氣體、熱輸送液體或氣液混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法， 其特征在干， 在蓄熱過(guò)程和/或放熱過(guò)程中，獲得載熱流體的相變，優(yōu)選按照以下方式， 即，在放熱過(guò)程中借助由所述蓄熱介質(zhì)釋放給載熱流體的熱量獲得載熱流體的從液態(tài)至氣態(tài)的相變， 和/或在蓄熱過(guò)程中因?yàn)檩d熱流體釋放熱量給蓄熱介質(zhì)而獲得所述載熱流體從氣態(tài)至液態(tài)的相變。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在干， 采用含有顆粒的蓄熱介質(zhì)，所述顆粒的導(dǎo)熱性高于相變材料的導(dǎo)熱性。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在干， 采用含有混合物的蓄熱介質(zhì)，所述混合物有利于在從液態(tài)至固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的顆粒生成和/或抑制大體積固相的生成。
11.ー種利用相變材料蓄熱和放熱的裝置， 其包括含有相變材料的蓄熱介質(zhì)和至少ー個(gè)第一換熱器(2)，其中，所述裝置被構(gòu)造用于，在釋放出蓄熱介質(zhì)潛熱的情況下，通過(guò)在第一換熱器(2)內(nèi)的相變來(lái)實(shí)現(xiàn)放熱過(guò)程；并且所述裝置被構(gòu)造用于，在蓄熱介質(zhì)內(nèi)作為潛熱蓄熱的情況下，通過(guò)在所述裝置的第一換熱器或另ー個(gè)換熱器(4)內(nèi)的相變來(lái)實(shí)現(xiàn)蓄熱過(guò)程， 其特征在干， 所述蓄熱介質(zhì)至少主要由未包封的相變材料構(gòu)成，并且 如此構(gòu)成所述裝置，即，在蓄熱過(guò)程中，所述蓄熱介質(zhì)能以流體流或顆粒流形式被供給第一換熱器(4)，并且所述蓄熱介質(zhì)在完成相變后被送走， 在放熱過(guò)程中，所述蓄熱介質(zhì)能以流體流形式被供給第一換熱器或另ー個(gè)換熱器(2)，并且所述蓄熱介質(zhì)在完成相變后能以流體流或顆粒流形式從所述換熱器被送走， 所述至少一個(gè)換熱器(2、4)具有用于輸送蓄熱介質(zhì)的輸送機(jī)構(gòu)，并且所述至少ー個(gè)換熱器是如此構(gòu)成的，即，在相變的同時(shí)能夠進(jìn)行蓄熱介質(zhì)的主動(dòng)輸送和換熱，并且 所述裝置包括至少ー個(gè)蓄槽(1、3)，用于在從第一換熱器和/或另ー個(gè)換熱器(2、4)送出后容納所述蓄熱介質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置， 其特征在干， 至少所述第一換熱器(2)的輸送機(jī)構(gòu)包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置和用于在蓄熱過(guò)程中輸送蓄熱介質(zhì)的被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，并且 至少所述輸送機(jī)構(gòu)的被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件和/或固定不動(dòng)的構(gòu)件被構(gòu)造用于換熱。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置， 其特征在干， 至少所述第一換熱器(2)包括螺旋輸送機(jī)，優(yōu)選每個(gè)換熱器(2、4)均包括ー個(gè)螺旋輸送機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在干， 所述第一換熱器(2)具有粉碎機(jī)構(gòu)并被構(gòu)造用于在相變過(guò)程中和/或在相變之后將蓄熱介質(zhì)粉碎成顆粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在干， 所述裝置被構(gòu)造用于執(zhí)行如權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用相變材料蓄熱和放熱的方法，其中在蓄熱過(guò)程中，在吸熱情況下，在第一換熱器(4)中的、包含相變材料的蓄熱介質(zhì)中獲得相變，以便作為潛熱在蓄熱介質(zhì)中蓄熱，并且在放熱過(guò)程中，在第一換熱器或另一個(gè)換熱器(2)中在放熱情況下在蓄熱介質(zhì)內(nèi)獲得相變。重要的是，作為蓄熱介質(zhì)至少主要使用未包封的相變材料，在蓄熱過(guò)程中蓄熱介質(zhì)以流體流或顆粒流的形式被供給第一換熱器(4)并且蓄熱介質(zhì)在完成相變后被送走，而且在放熱過(guò)程中，蓄熱介質(zhì)以流體流形式被供給第一換熱器或另一個(gè)換熱器(2)并且蓄熱介質(zhì)在完成相變后以流體流或顆粒流的形式從換熱器被送走，蓄熱介質(zhì)在蓄熱過(guò)程后暫時(shí)存放在第一蓄槽(1)中和/或在放熱過(guò)程后暫時(shí)存放在第一蓄槽或另一個(gè)蓄槽(3)中，并且在蓄熱過(guò)程和/或在放熱過(guò)程中，在相變的同時(shí)進(jìn)行蓄熱介質(zhì)的主動(dòng)輸送和換熱。本發(fā)明還涉及一種利用相變材料蓄熱和放熱的裝置。
文檔編號(hào)F28D20/02GK102803889SQ201180014849
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者安頓·諾伊豪斯?fàn)? 皮特·尼茨, 沃納·普拉策爾 申請(qǐng)人:弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)