一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源利用以及蓄能技術(shù)，具體涉及一種帶夾層加熱的相變蓄熱
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，能源的消耗量急劇增長，尤其進入20世紀，人類迫切需要尋找可以替代傳統(tǒng)化石燃料的新型能源。太陽能因為其儲量的無限性以及清潔性，被認為是一種極具前景的新能源，除此之外，工業(yè)余熱因為其含量豐富，也可以作為一種新型的能源。尤其是中低溫工業(yè)余熱以及太陽能，可以作為供暖以及生活熱水供給的熱源，從而極大緩解當前的能源壓力。但是，太陽能以及工業(yè)余熱資源的不穩(wěn)定性，熱源與熱用戶之間時間、空間不匹配的問題，極大制約著其大規(guī)模應用。蓄熱技術(shù)的產(chǎn)生，解決了以上問題。而在各種蓄熱技術(shù)中，相變蓄熱，因為其蓄能密度大，蓄熱溫度近乎穩(wěn)定等優(yōu)點，成為蓄熱技術(shù)的研宄重點。
[0003]當前的相變蓄熱主要存在的問題在于，相變材料的導熱系數(shù)過低，載熱流體與相變材料之間的換熱效果不佳，極大影響了蓄熱器的蓄熱效率。這也是相變蓄熱難以大規(guī)模應用的原因所在。在近些年，一種直接式蓄熱系統(tǒng)的提出，極大的推進了相變蓄熱的研宄進展，與傳統(tǒng)的間接式蓄熱器不同，直接式蓄熱器中導熱油與相變材料直接接觸，不僅減少了因間壁造成的中間熱阻，同時強化了對流換熱強度。但是，當前的直接式蓄熱依舊存在著一些問題:靠近蓄熱器側(cè)壁的相變材料比較難熔化；進油口下部的相變材料難以熔化，形成了相變死區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，該裝置能夠加快側(cè)壁處相變材料的熔化，同時消除進油口下部的相變死區(qū)，提高蓄熱器的總體蓄能量。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，包括內(nèi)殼體和外殼體，在所述內(nèi)殼體和所述外殼體之間形成有夾層；在所述內(nèi)殼體內(nèi)形成有相變材料容腔，在所述內(nèi)殼體上設有直接式換熱導熱油進口和直接式換熱導熱油出口 ；在所述外殼體上設有夾層導熱油進口和夾層導熱油出口。
[0006]在所述內(nèi)殼體的內(nèi)壁上設有分布于所述相變材料容腔內(nèi)部的導熱肋片。
[0007]所述直接式換熱導熱油進口延伸至所述相變材料容腔內(nèi)部，在所述直接式換熱導熱油進口的頭部設有保護罩。
[0008]所述直接式換熱導熱油出口位于所述內(nèi)殼體的上部。
[0009]所述夾層導熱油進口位于所述外殼體的底部，所述夾層導熱油出口位于所述外殼體的頂部。
[0010]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0011]一)夾層加熱的方式可以加快側(cè)壁處相變材料的熔化，同時消除進油口下部的相變死區(qū)，提高蓄熱器的總體蓄能量。
[0012]二)內(nèi)部進行直接式換熱，側(cè)壁外側(cè)有導熱油與相變材料進行間接式換熱，通過直接式與間接式蓄熱結(jié)合的方式，進一步加快相變材料的熔化，縮短蓄熱時間，提高蓄熱效率。
[0013]三)在內(nèi)殼體內(nèi)裝有肋片，增大了夾層導熱油與相變材料的傳熱面積，有效強化換熱，同時使得相變材料內(nèi)部溫度分布更加均勻。
[0014]綜上所述，本發(fā)明將直接式蓄熱方式與間接式蓄熱方式相結(jié)合，進入設備相變材料容腔內(nèi)的導熱油與相變材料直接接觸換熱，流經(jīng)側(cè)壁夾層的導熱油通過內(nèi)殼體與相變材料進行間接換熱。通過直接式與間接式蓄熱的結(jié)合，進一步加快了蓄熱過程的熔化速率，同時最大可能地減小了相變材料熔化過程的死區(qū)，提高設備最大蓄能量。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0017]圖中:1、夾層導熱油進口 ；2、夾層導熱油出口 ；3、直接式換熱導熱油出口 ；4、導熱肋片；5、直接式換熱導熱油進口 ；6、夾層；7、相變材料；8、內(nèi)殼體；9、外殼體。
【具體實施方式】
[0018]為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0019]請參閱圖1和圖2，一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，包括內(nèi)殼體8和外殼體9，在所述內(nèi)殼體8和所述外殼體9之間形成有夾層6 ;在所述內(nèi)殼體8內(nèi)形成有相變材料容腔，在所述內(nèi)殼體8上設有直接式換熱導熱油進口 5和直接式換熱導熱油出口 3 ;在所述外殼體9上設有夾層導熱油進口 I和夾層導熱油出口 2。
[0020]在本實施例中，為了進一步增強換熱效果，在所述內(nèi)殼體8的內(nèi)壁上設有分布于所述相變材料容腔內(nèi)部的導熱肋片4。使導熱肋片4分布于相變材料內(nèi)部。導熱肋片4除了采用直肋外，還可以選用其他形狀的導熱肋片，導熱肋片的材質(zhì)可以為金屬、石墨等導熱系數(shù)高的材料。還是為了進一步增強換熱效果，在本實施例中，所述直接式換熱導熱油進口5延伸至所述相變材料容腔內(nèi)部，在所述直接式換熱導熱油進口 5的頭部設有保護罩。使直接式換熱導熱油進口 5直接分布于相變材料內(nèi)部，使高溫導熱油與相變材料能夠更加快速均勻地進行熱交換，在直接式換熱導熱油進口 5的頭部設置保護罩，能夠防止相變材料進入直接式換熱導熱油進口 5的內(nèi)部造成堵塞。還是為了進一步增強換熱效果，在本實施例中，使所述直接式換熱導熱油出口 3位于所述內(nèi)殼體的上部，使高溫導熱油從下向上流動。也就是說:導熱油的密度要大于相變材料的密度。還有一個前提:導熱油與相變材料不相溶。相變材料應根據(jù)熱源的溫度選取，此外，應該選取相變潛熱高、導熱系數(shù)高的相變材料。同理，所述夾層導熱油進口 I位于所述外殼體9的底部，所述夾層導熱油出口 2位于所述外殼體9的頂部。
[0021]本發(fā)明的工作原理:
[0022]蓄熱工況:太陽能或者工業(yè)余熱將熱量傳遞給導熱油，其中一股高溫導熱油通過管道由直接式換熱導熱油進口 5進入相變材料容腔內(nèi)，與相變材料7直接接觸換熱，高溫導熱油將所攜帶的熱量傳遞給相變材料，相變材料受熱熔化，將熱量以潛熱的形式蓄存起來，因為高溫導熱油的密度小于相變材料，而且導熱油與相變材料互不相溶，所以導熱油會向上流動，從直接式換熱導熱油出口3流出。同時，另一股高溫導熱油從夾層導熱油進口 I流入，沿夾層6自下而上流動，從夾層導熱油出口 2流出，這股導熱油通過內(nèi)殼體8與相變材料7進行間接換熱，加速內(nèi)殼體側(cè)壁處以及底部相變材料的熔化，同時，肋片4強化了夾層內(nèi)高溫導熱油與相變材料7之間的換熱。直至相變材料容腔內(nèi)相變材料全部變?yōu)橐簯B(tài)，蓄熱過程結(jié)束。
[0023]放熱工況:低溫導熱油可以同時由夾層導熱油進口 I與直接式換熱導熱油進口 5進入蓄熱器進行換熱，也可以單獨由夾層導熱油進口 I或直接式換熱導熱油進口 5進入蓄熱器進行換熱。由直接式換熱導熱油進口 5進入的導熱油與相變材料直接接觸，經(jīng)過換熱從直接式換熱導熱油出口 3流出；由夾層導熱油進口 I進入夾層的蓄熱器通過側(cè)壁與相變材料進行換熱，從夾層導熱油出口 2流出。相變材料將蓄存的熱量傳遞給低溫導熱油，低溫導熱油溫度升高，相變材料由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。
[0024]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，包括內(nèi)殼體和外殼體，在所述內(nèi)殼體和所述外殼體之間形成有夾層；在所述內(nèi)殼體內(nèi)形成有相變材料容腔，在所述內(nèi)殼體上設有直接式換熱導熱油進口和直接式換熱導熱油出口 ；在所述外殼體上設有夾層導熱油進口和夾層導熱油出口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，在所述內(nèi)殼體的內(nèi)壁上設有分布于所述相變材料容腔內(nèi)部的導熱肋片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，所述直接式換熱導熱油進口延伸至所述相變材料容腔內(nèi)部，在所述直接式換熱導熱油進口的頭部設有保護罩。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，所述直接式換熱導熱油出口位于所述內(nèi)殼體的上部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，所述夾層導熱油進口位于所述外殼體的底部，所述夾層導熱油出口位于所述外殼體的頂部。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，包括內(nèi)殼體和外殼體，在所述內(nèi)殼體和所述外殼體之間形成有夾層；在所述內(nèi)殼體內(nèi)形成有相變材料容腔，在所述內(nèi)殼體上設有直接式換熱導熱油進口和直接式換熱導熱油出口；在所述外殼體上設有夾層導熱油進口和夾層導熱油出口。本發(fā)明將直接式蓄熱方式與間接式蓄熱方式相結(jié)合，進入設備相變材料容腔內(nèi)的導熱油與相變材料直接接觸換熱，流經(jīng)側(cè)壁夾層的導熱油通過內(nèi)殼體與相變材料進行間接換熱。通過直接式與間接式蓄熱的結(jié)合，進一步加快了蓄熱過程的熔化速率，同時最大可能地減小了相變材料熔化過程的死區(qū)，提高設備最大蓄能量。
【IPC分類】F28D20/02
【公開號】CN104930896
【申請?zhí)枴緾N201510312578
【發(fā)明人】趙軍, 趙棟, 高維, 安青松
【申請人】天津大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月9日