[發(fā)明專利]電熱金屬相變儲能熱水熱風兩用裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710027982.3
• 申請日: 2007-05-14
• 公開（公告）號: CN101158508A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 張仁元;柯秀芳;陳觀生;李煜瑜;秦紅;朱文潔;毛凌波;李風;朱有蘭;李愛菊;周曉霞;黃金
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: F24H7/00
• 分類號: F24H7/00;C09K5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種電熱相變儲能熱水、熱風兩用裝置，尤其涉及一種采用金屬相變儲能材料的熱水、熱風兩用裝置。

背景技術

現(xiàn)有的高溫(大于300℃)電熱相變儲能裝置絕大多數(shù)采用無機鹽作為相變儲能材料。無機鹽存在導熱系數(shù)小、過冷度較大和性能衰減較大的問題，而以采用鋁基二元或三元合金幾乎克服上述的缺點。另一方面，其提熱介質(zhì)是空氣，即利用空氣將熱量從儲熱體內(nèi)提取出來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，無論從單位質(zhì)量還是單位體積來看，空氣的載熱密度小，相同負荷時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。這些缺點限制了現(xiàn)有儲能熱風裝置的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容

本裝置采用儲熱器和熱水鍋爐一體化的結構，由電熱元件、金屬相變儲能材料、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能材料中，相變儲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能材料，采用金屬作為相變儲能材料可以克服無機鹽等作為儲能材料的缺點。該裝置的能量傳遞過程為：加熱過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能材料并儲存起來，使相變儲能材料溫度升高，溫度到達熔點后熔化，以顯熱和潛熱的方式將熱量儲存起來；提熱時，儲存于相變儲能材料中的熱量經(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，雙層套管的作用一是有效減少提熱功率防止水直接通過時水大量汽化，二是利于檢修更換。本裝置采用的相變儲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，儲能密度可以達到2000～3000MJ/m³，工作溫度為360～600℃。利用上述合金作為相變儲能材料設計制造的電熱相變儲能熱水、熱風兩用裝置具有體積小，效率高，多功能，壽命長等特點。裝置的熱效率根據(jù)儲能量大小和供熱型式，可達90～95％。

與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有的優(yōu)點及積極效果：

(1)結構緊湊，加工方便；

(2)工況可調(diào)，一機兩用，供熱水時直接通過儲能換熱器而無須通過熱空氣經(jīng)換熱器轉(zhuǎn)換。

附圖說明

圖1為電熱相變儲能熱水熱風兩用裝置結構示意圖。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能材料(2)中，金屬相變儲能材料(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，套管外為相變儲能材料(2)。電熱元件(1)采用低發(fā)熱密度的管式發(fā)熱元件，保護管由耐熱合金制成，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)化組合成多層結構的高效保溫層對裝置進行保溫。

具體實施方式

實施例1：

按圖1說明中所述要點設計、加工和安裝組成一臺電熱相變儲能熱水熱風兩用裝置，其儲能能力折合電量為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能材料中，相變儲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)化組合成多層結構的高效保溫層對裝置進行保溫。該裝置的能量傳遞過程為：加熱過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能材料并儲存起來，使相變儲能材料溫度升高，溫度到達熔點后熔化儲能；提熱時，儲存于相變儲能材料中的熱量通過雙層管傳遞給管內(nèi)的水或空氣，獲得熱水或熱風。該裝置的電熱元件功率為3kW，加熱3.8小時相變儲能材料被加熱至融化。該裝置供熱水時的供熱功率為4.3-8.5kW，可在25℃水溫升的情況下以5-10升/分鐘的流量連續(xù)供應常壓熱水2.3個小時，運行測試表明，熱效率達91.7％。；該裝置供熱風時的供熱功率為2.2-4.1kW，可在300℃空氣溫升的情況下以0.2-0.5立方米/分鐘的流量連續(xù)供應熱風4.3個小時，運行測試表明，熱效率達90.8％。

實施例2：

按圖1說明中所述要點設計、加工和安裝組成一臺電熱相變儲能熱水熱風兩用裝置，其儲能能力折合電量為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能材料中，相變儲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)化組合成多層結構的高效保溫層對裝置進行保溫。該裝置的能量傳遞過程為：加熱過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能材料并儲存起來，使相變儲能材料溫度升高，溫度到達熔點后熔化儲能；提熱時，儲存于相變儲能材料中的熱量通過雙層傳遞給管內(nèi)的水或空氣，獲得熱水或熱風。該裝置的電熱元件功率為6kW，加熱4.1小時相變儲能材料被加熱至融化。該裝置供熱水時的供熱功率為5.4-8.7kW，可在25℃水溫升的情況下以5-10升/分鐘的流量連續(xù)供應常壓熱水4.1個小時，運行測試表明，熱效率達92.8％。該裝置供熱風時的供熱功率為2.7-4.3kW，可在300℃空氣溫升的情況下以0.2-0.5立方米/分鐘的流量連續(xù)供應熱風7.6個小時，運行測試表明，熱效率達91.5％。