專(zhuān)利名稱(chēng)：電熱金屬相變儲(chǔ)能熱水熱風(fēng)兩用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電熱相變儲(chǔ)能熱水、熱風(fēng)兩用裝置，尤其涉及一種采用 金屬相變儲(chǔ)能材料的熱水、熱風(fēng)兩用裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的高溫(大于30(TC)電熱相變儲(chǔ)能裝置絕大多數(shù)采用無(wú)機(jī)鹽作為 相變儲(chǔ)能材料。無(wú)機(jī)鹽存在導(dǎo)熱系數(shù)小、過(guò)冷度較大和性能衰減較大的問(wèn)題， 而以采用鋁基二元或三元合金幾乎克服上述的缺點(diǎn)。另一方面，其提熱介質(zhì) 是空氣，即利用空氣將熱量從儲(chǔ)熱體內(nèi)提取出來(lái)并傳遞給被加熱物質(zhì)的或直 接利用。在相同溫升的情況下，無(wú)論從單位質(zhì)量還是單位體積來(lái)看，空氣的 載熱密度小，相同負(fù)荷時(shí)供熱管路的直徑很大。因此如果要獲得熱水，要先 利用空氣將熱量提出，再通過(guò)熱交換把熱量傳遞給熱水，增加了換熱環(huán)節(jié)和 熱損失。這些缺點(diǎn)限制了現(xiàn)有儲(chǔ)能熱風(fēng)裝置的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本裝置釆用儲(chǔ)熱器和熱水鍋爐一體化的結(jié)構(gòu)，由電熱元件、金屬相變儲(chǔ) 能材料、雙層套管、殼體容器及保溫層組成；電熱元件和雙層套管放置于相 變儲(chǔ)能材料中，相變儲(chǔ)能材料由殼體容器盛裝，殼體容器外面包裹保溫層； 雙層套管內(nèi)管走水或空氣，套管外為金屬相變儲(chǔ)能材料，采用金屬作為相變 儲(chǔ)能材料可以克服無(wú)機(jī)鹽等作為儲(chǔ)能材料的缺點(diǎn)。該裝置的能量傳遞過(guò)程為 加熱過(guò)程中電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給與之接觸的相變儲(chǔ)能材料并儲(chǔ) 存起來(lái)，使相變儲(chǔ)能材料溫度升高，溫度到達(dá)熔點(diǎn)后熔化，以顯熱和潛熱的 方式將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)；提熱時(shí)，儲(chǔ)存于相變儲(chǔ)能材料中的熱量經(jīng)雙層套管的 外管，然后再傳遞給內(nèi)管管內(nèi)的提熱介質(zhì)并使之溫度升高，生產(chǎn)熱水或熱風(fēng)， 雙層套管的作用一是有效減少提熱功率防止水直接通過(guò)時(shí)水大量汽化，二是 利于檢修更換。本裝置采用的相變儲(chǔ)能材料可以是鋁基二元合金鋁硅、三元 合金鋁硅鎂、鋁鎂鋅之一或其混合物，儲(chǔ)能密度可以達(dá)到2000 3000MJ/m3， 工作溫度為360 600°C。利用上述合金作為相變儲(chǔ)能材料設(shè)計(jì)制造的電熱相 變儲(chǔ)能熱水、熱風(fēng)兩用裝置具有體積小，效率高，多功能，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 裝置的熱效率根據(jù)儲(chǔ)能量大小和供熱型式，可達(dá)90 95%。 與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果(1) 結(jié)構(gòu)緊湊，加工方便；(2) 工況可調(diào)， 一機(jī)兩用，供熱水時(shí)直接通過(guò)儲(chǔ)能換熱器而無(wú)須通過(guò)熱空氣 經(jīng)換熱器轉(zhuǎn)換。


圖1為電熱相變儲(chǔ)能熱水熱風(fēng)兩用裝置結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1可看出，本 裝置由以下的主要組件組成電熱元件(1)、金屬相變儲(chǔ)能材料(2)、雙 層套管(3)、殼體容器(4)、保溫層(5)組成；電熱元件(1)和雙層套 管(3)均直接放置于相變儲(chǔ)能材料(2)中，金屬相變儲(chǔ)能材料(2)由殼體容器(4)盛裝，殼體容器(4)外面包裹保溫層(5);雙層套管(3)由內(nèi) 管和外管組成，內(nèi)管走水或空氣，套管外為相變儲(chǔ)能材料(2)。電熱元件(l)采用低發(fā)熱密度的管式發(fā)熱元件，保護(hù)管由耐熱合金制成，并在外表噴涂特制的高溫防腐涂料或氧化鋁涂層。殼體容器(4)由碳鋼或不銹鋼制成，容器外殼內(nèi)外壁噴涂特制的高溫防腐涂料。采用保溫材料優(yōu)化組合成多層結(jié)構(gòu)的 高效保溫層對(duì)裝置進(jìn)行保溫。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:按圖1說(shuō)明中所述要點(diǎn)設(shè)計(jì)、加工和安裝組成一臺(tái)電熱相變儲(chǔ)能熱水熱風(fēng)兩用裝置，其儲(chǔ)能能力折合電量為11.2KWh。裝置由以下的主要組件組成-電熱元件、金屬相變儲(chǔ)能材料、雙層套管、殼體容器、保溫層組成；電熱元 件和雙層套管均直接放置于相變儲(chǔ)能材料中，相變儲(chǔ)能材料由殼體容器盛裝， 殼體容器外面包裹保溫層；雙層套管由內(nèi)管和外管組成，內(nèi)管走水或空氣， 套管外為相變儲(chǔ)能材料。電熱元件采用低發(fā)熱密度的管式發(fā)熱元件，保護(hù)管 由耐熱合金制成，并在外表噴涂特制的高溫防腐涂料或氧化鋁涂層。殼體容 器由碳鋼或不銹鋼制成，容器外殼內(nèi)外壁噴涂特制的高溫防腐涂料或氧化鋁 涂層。采用保溫材料優(yōu)化組合成多層結(jié)構(gòu)的高效保溫層對(duì)裝置進(jìn)行保溫。該 裝置的能量傳遞過(guò)程為加熱過(guò)程電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給與之接 觸的相變儲(chǔ)能材料并儲(chǔ)存起來(lái)，使相變儲(chǔ)能材料溫度升高，溫度到達(dá)熔點(diǎn)后 熔化儲(chǔ)能；提熱時(shí)，儲(chǔ)存于相變儲(chǔ)能材料中的熱量通過(guò)雙層管傳遞給管內(nèi)的 水或空氣，獲得熱水或熱風(fēng)。該裝置的電熱元件功率為3kW，加熱3.8小時(shí) 相變儲(chǔ)能材料被加熱至融化。該裝置供熱水時(shí)的供熱功率為4.3 — 8.5kW，可 在25。C水溫升的情況下以5_10升/分鐘的流量連續(xù)供應(yīng)常壓熱水2.3個(gè)小 時(shí)，運(yùn)行測(cè)試表明，熱效率達(dá)9.7%。；該裝置供熱風(fēng)時(shí)的供熱功率為2.2 一4.1kW，可在300。C空氣溫升的情況下以0.2—0.5立方米/分鐘的流量連續(xù) 供應(yīng)熱風(fēng)4.3個(gè)小時(shí)，運(yùn)行測(cè)試表明，熱效率達(dá)90.8%。 實(shí)施例2:按圖1說(shuō)明中所述要點(diǎn)設(shè)計(jì)、加工和安裝組成一臺(tái)電熱相變儲(chǔ)能熱水熱 風(fēng)兩用裝置，其儲(chǔ)能能力折合電量為23.5KWh。裝置由以下的主要組件組成 電熱元件、相變儲(chǔ)能材料、雙層套管、殼體容器、保溫層組成；電熱元件和 雙層套管均直接放置于相變儲(chǔ)能材料中'相變儲(chǔ)能材料由殼體容器盛裝'殼 體容器外面包裹保溫層；雙層套管由內(nèi)管和外管組成，內(nèi)管走水或空氣，套 管外為相變儲(chǔ)能材料。電熱元件采用低發(fā)熱密度的管式發(fā)熱元件，保護(hù)管由 耐熱合金制成，并在外表噴涂特制的高溫防腐涂料。殼體容器由碳鋼或不銹 鋼制成，容器外殼內(nèi)外壁噴涂特制的高溫防腐涂料。采用保溫材料優(yōu)化組合 成多層結(jié)構(gòu)的高效保溫層對(duì)裝置進(jìn)行保溫。該裝置的能量傳遞過(guò)程為加熱 過(guò)程電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給與之接觸的相變儲(chǔ)能材料并儲(chǔ)存起 來(lái)，使相變儲(chǔ)能材料溫度升高，溫度到達(dá)熔點(diǎn)后熔化儲(chǔ)能；提熱時(shí)，儲(chǔ)存于 相變儲(chǔ)能材料中的熱量通過(guò)雙層傳遞給管內(nèi)的水或空氣，獲得熱水或熱風(fēng)。 該裝置的電熱元件功率為6kW，加熱4.1小時(shí)相變儲(chǔ)能材料被加熱至融化。 該裝置供熱水時(shí)的供熱功率為5.4—8.7kW，可在25'C水溫升的情況下以5 — 10升/分鐘的流量連續(xù)供應(yīng)常壓熱水4.1個(gè)小時(shí)，運(yùn)行測(cè)試表明，熱效率達(dá) 92.8%。該裝置供熱風(fēng)時(shí)的供熱功率為2.7—4.3kW，可在30(TC空氣溫升的 情況下以0.2—0.5立方米/分鐘的流量連續(xù)供應(yīng)熱風(fēng)7.6個(gè)小時(shí)，運(yùn)行測(cè)試表 明，熱效率達(dá)91.5%。
權(quán)利要求
1.一種電熱金屬相變儲(chǔ)能熱水、熱風(fēng)兩用裝置，由電熱元件、金屬相變儲(chǔ)能材料、雙層套管、殼體容器及保溫層組成，其特征是電熱元件和雙層套管均直接放置于相變儲(chǔ)能材料之中；雙層套管有由內(nèi)管與外層套管組成，外層套管與儲(chǔ)能材料直接接觸，內(nèi)管與外層套管緊密配合接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱相變儲(chǔ)能熱水、熱風(fēng)兩用裝置，其特征是電熱元件采用3 — 4W/cmM氏功率密度的管式發(fā)熱元件，在外表噴涂特制的高溫防腐涂料或氧化鋁涂層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱相變儲(chǔ)能熱水、熱風(fēng)兩用裝置，其特征是雙層套管內(nèi)通水 時(shí)，裝置向外提供熱水；雙層套管內(nèi)通空氣時(shí)，裝置向外提供熱風(fēng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱相變儲(chǔ)能熱水、熱風(fēng)兩用裝置，其特征是電熱元件、雙層 套管及殼體容器的表層噴涂高溫防腐涂料，或在容器表面噴涂氧化鋁涂層，使其能在620 'C以下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電熱金屬相變儲(chǔ)能熱水、熱風(fēng)兩用裝置，其金屬相變儲(chǔ)能材料采 用鋁基二元合金鋁硅、三元合金鋁硅鐵、鋁硅鎂、鋁鎂鋅之一或其混合物。
全文摘要
一種電熱金屬相變儲(chǔ)能熱水熱風(fēng)兩用裝置，由以下的主要組件組成電熱元件、鋁基二元或三元合金相變儲(chǔ)能材料、雙層套管、殼體容器、保溫層組成；電熱元件和雙層套管均直接放置于相變儲(chǔ)能材料中，相變儲(chǔ)能材料由殼體容器盛裝，殼體容器外面包裹保溫層；雙層套管由內(nèi)管和外管組成，內(nèi)管通水或空氣，套管外為金屬相變儲(chǔ)能材料。電熱元件采用低發(fā)熱密度的管式發(fā)熱元件，保護(hù)管由耐熱合金制成，并在外表噴涂特制的高溫防腐涂料或氧化鋁涂層。殼體容器由碳鋼或不銹鋼制成，容器外殼內(nèi)外壁噴涂特制的高溫防腐涂料或氧化鋁涂層。采用保溫材料優(yōu)化組合成多層結(jié)構(gòu)的高效保溫層對(duì)裝置進(jìn)行保溫。該裝置的能量傳遞過(guò)程為加熱過(guò)程電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給與之接觸的金屬相變儲(chǔ)能材料并儲(chǔ)存起來(lái)，使金屬相變儲(chǔ)能材料溫度升高，溫度到達(dá)熔點(diǎn)后熔化儲(chǔ)能；提熱時(shí)，儲(chǔ)存于相變儲(chǔ)能材料中的熱量通過(guò)雙層管傳遞給管內(nèi)的水或空氣，獲得熱水或熱風(fēng)。運(yùn)行測(cè)試表明，該裝置的熱效率達(dá)90％以上。
文檔編號(hào)F24H7/00GK101158508SQ20071002798
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者周曉霞, 張仁元, 朱文潔, 朱有蘭, 風(fēng) 李, 李煜瑜, 李?lèi)?ài)菊, 柯秀芳, 毛凌波, 紅 秦, 陳觀(guān)生, 金 黃 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)