[發(fā)明專利]提高非金屬相變儲能材料能量源效率的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910200925.X
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN102108284A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐建輝;廖文俊;楊若凡;曽樂才;李榮斌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院;上海電氣集團(tuán)股份有限公司中央研究院
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 刁文魁;翟羽

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及新能源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種提高非金屬相變儲能材料表觀導(dǎo)熱系數(shù)的方法。

【背景技術(shù)】

天然氣是目前城市中使用的主要燃?xì)庵弧楸阌谳斶\(yùn)和儲存，天然氣在開采出來以后通常要先去除雜質(zhì)，在低溫下液化，成為液化天然氣(liquefied?natural?gas，簡稱LNG)后再進(jìn)行運(yùn)輸，到達(dá)液化天然氣接收站后，一般又要將液化天然氣通過氣化器進(jìn)行氣化，只有在氣化后才能輸送給用戶作燃?xì)馐褂谩Ｒ夯烊粴庠跉饣^程中會有大量的冷能釋放出來，而這種冷能是可利用的，回收利用這種冷能可節(jié)約城市大量的能源。

為提高液化天然氣氣化過程中冷能的利用率，人們在研究利用非金屬相變儲能材料作為蓄能介質(zhì)，將液化天然氣氣化高峰時的冷能貯存起來，在低谷時再將儲存的冷能釋放出來，或?qū)①A存的冷能外運(yùn)到其它需要的地方供冷能利用設(shè)備使用，以解決目前冷能供應(yīng)波動性較大的問題，大幅度提高液化天然氣氣化過程中冷能的利用效率。

但是，由于非金屬材料的導(dǎo)熱性不好，導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于金屬材料，一旦液化天然氣氣化處于低谷時，冷能的供應(yīng)需要利用非金屬相變儲能材料釋放冷能加以補(bǔ)充，非金屬相變儲能材料很低的導(dǎo)熱性將導(dǎo)致冷能輸出量跟不上，即使非金屬相變儲能材料儲蓄有大量的冷能也無濟(jì)于事，這不利于冷能持續(xù)穩(wěn)定的利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高非金屬相變儲能材料能量源效率的方法，以提高非金屬相變儲能材料的導(dǎo)熱性，提高冷能利用的效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種提高非金屬相變儲能材料能量源效率的方法，采用具有液固相變的非金屬相變材料作為蓄能介質(zhì)，在非金屬相變儲能材料中混合體積份數(shù)20％以內(nèi)的金屬纖維，或者把非金屬相變儲能材料加入到三維高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬絲網(wǎng)絡(luò)中，從而提高非金屬相變儲能材料的表觀導(dǎo)熱系數(shù)。

所述液固相變的非金屬相變材料為烷烴、酯類及其混合物。

所述的三維高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬絲網(wǎng)絡(luò)為立體三維規(guī)則編制排列的金屬絲網(wǎng)。

具有液固相變的非金屬相變材料由于相變潛熱大，是可以作為儲能材料利用的：當(dāng)溫度很低時，該非金屬相變材料就會凝固。要使它重新升溫，就要為它提供大量的熱能，即，該非金屬相變材料此時儲藏了大量的冷能，是可以作為冷能能量源來使用的。在非金屬相變儲能材料中再混合成比例的金屬纖維，或者把非金屬相變儲能材料加入到三維高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬絲網(wǎng)絡(luò)中，就能提高非金屬相變儲能材料的表觀導(dǎo)熱系數(shù)，從而提高非金屬相變儲能材料的能量源效率。

【附圖說明】

附圖1為具有液固相變的非金屬相變材料的熱傳導(dǎo)模型I；

附圖2為加入了三維高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬絲網(wǎng)絡(luò)和具有液固相變的非金屬相變材料的熱傳導(dǎo)模型II；

圖中的標(biāo)號分別為：

A、散熱面，B、凝固陣面，d、間距，Q冷能。

【具體實(shí)施方式】

本發(fā)明提高非金屬相變儲能材料能量源效率的方法是采用具有液固相變的非金屬相變材料，如烷烴、酯類及其混合物作為蓄能介質(zhì)。在非金屬相變儲能材料中混合體積份數(shù)20％以內(nèi)的金屬纖維，或者把非金屬相變儲能材料加入到三維高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬絲網(wǎng)絡(luò)中，從而提高非金屬相變儲能材料的表觀導(dǎo)熱系數(shù)。

烷烴、酯類及其混合物具有較低和很窄的結(jié)晶溫度區(qū)間，當(dāng)將它們浸滲入多孔固態(tài)基體材料后，就形成了具有液固相變的非金屬相變儲能材料，它們在液固相變前后的表觀始終保持基體材料的形貌，不會像液體材料那樣自然流動；它們的密度與裝填時的緊實(shí)度有關(guān)，顆粒狀基體材料之間或多或少存在一定間隙，因此，它們的導(dǎo)熱系數(shù)變化較大，遠(yuǎn)小于金屬材料。

非金屬相變儲能材料的儲能功能主要源自它們的液固相變潛熱，它們一旦完全凝固，要利用固態(tài)→液相相變吸熱，就必須使熱傳導(dǎo)至凝固陣面，如圖1所示，隨著散熱面A不斷吸收冷能Q，凝固陣面B將不斷左移，散熱面A與凝固陣面B之間的間距d將不斷增大；由于吸收冷能Q與間距d成反比，間距d的不斷增大必然導(dǎo)致吸收冷能Q迅速降低。

從傳熱學(xué)角度看，由于吸收冷能Q與導(dǎo)熱系數(shù)成正比，當(dāng)增大非金屬相變儲能材料導(dǎo)熱系數(shù)時，吸收冷能Q就會增大，因此，本發(fā)明提出的在非金屬相變儲能材料中混合成比例的金屬纖維，或者把非金屬相變儲能材料加入到三維高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬絲網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)方法能提高非金屬相變儲能材料表觀的導(dǎo)熱系數(shù)，同時，由于金屬纖維或三維高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬絲網(wǎng)絡(luò)間的金屬間距很小，有效地減小了散熱面A與凝固陣面B之間的間距d，如圖2，其綜合效果將使吸收冷能Q大為改善。