[實用新型]一種相變蓄能罐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920000524.5
• 申請日: 2009-01-05
• 公開（公告）號: CN201443833U
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 郭海新
• 申請（專利權(quán)）人: 郭海新;昆山開思拓空調(diào)技術(shù)有限公司
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;張?zhí)焓?/td>

技術(shù)領域

本實用新型屬于空調(diào)技術(shù)領域，具體涉及一種相變蓄能罐。

背景技術(shù)

相變蓄能裝置是利用物質(zhì)發(fā)生相變所吸收或者放出的熱量進行能量存儲的一種蓄能方式，相變蓄熱屬于潛熱式蓄熱，與顯熱蓄熱相比，具有能量密度高、裝置簡單、體積小等優(yōu)勢。

基于對相變蓄能介質(zhì)的熱力學和化學性能的嚴格要求，如相變溫度范圍要符合使用需要，單位質(zhì)量潛熱要求較高，密度比熱希望較大，相變過程體積變化較小(以便于制作盛裝容器)，化學穩(wěn)定性好，無毒低腐蝕性，低過冷度等，故現(xiàn)今市場上采用的大部分相變介質(zhì)(相變材料)是無機水合鹽，其來源豐富，價格低廉，蓄能性能優(yōu)良，但是存在過冷或晶液分離的問題。

所謂過冷即相變材料只能在溫度低于熔點時才發(fā)生結(jié)晶的現(xiàn)象，如水要達到-4℃時才自發(fā)凍結(jié)。而解決問題的辦法通常是在相變材料中加入成核劑，通過添加結(jié)晶形式，晶格間距以及原子排列都相近的物質(zhì)作為晶核，幫助有效減小過冷度。

但是，成核劑以及無機水合鹽存在晶液分離的問題，即相變材料在設定溫度下未能完全換熱，仍有部分晶體未溶解，沉積于容器的底部，導致其不能和結(jié)晶水再次結(jié)合，如果晶液分離嚴重將降低相變介質(zhì)的換熱能力。

目前市面上采用的相變蓄能裝置的構(gòu)造有多種形式，封裝相變蓄能材料的封裝容器的形狀主要有圓管型、矩形、板式、球形等等。封裝容器內(nèi)換熱材料的換熱形式有兩種：一種是載熱/冷流體在換熱管內(nèi)流動，并通過換熱器與相變介質(zhì)換熱；第二種是載熱/冷流體在外部沖刷封裝容器與相變介質(zhì)進行換熱，其中第一種比較常用。中國專利(申請?zhí)枮?00710136393.9)“一種蓄能裝置”就是采用第一種換熱方式。該專利中公開的蓄能設備的基本結(jié)構(gòu)和原理是：將直徑極小的毛細管作為換熱器，利用蓄能介質(zhì)自身的蓄熱能力，通過毛細管比表面積大及高密度換熱的特點，將毛細管中流動熱媒的能量蓄積在蓄能罐中，并在適當時刻重新釋放，以達到用最經(jīng)濟的方式蓄能，在最需要的時候用能的目的。同時，采用毛細管網(wǎng)作為換熱器，由于毛細管能在蓄能罐中非常均勻地分布，管間距非常小，有效地改善了換熱器和蓄能介質(zhì)之間的傳熱能力，提高了蓄能裝置蓄/放能的速度，增大了蓄、放能的效率。此外，由于毛細管網(wǎng)的比表面積(單位體積中的表面積)大，故在溫差較小時也能傳輸同等的熱量，減少能量散失。但是采用這種蓄能裝置時，由于毛細管中的一次流流速較慢，相比普通換熱器更易導致晶液分離或者相變受到過冷要求過高的限制。

在上述的相變蓄能換熱設備中，通常又分為兩種類型，一是不封裝相變材料，換熱器直接浸沒于相變材料中，另一種是封裝相變材料，相變材料通過水等介質(zhì)與換熱器換熱。這兩種類型各有優(yōu)點，前者的對流換熱系數(shù)較大，而且由于不須封裝，蓄能器成本較低；后者蓄能器不受系統(tǒng)壓力影響，而且不易產(chǎn)生晶液分離。

但是二者也有缺點，前者由于相變介質(zhì)沒有封裝，直接將換熱器浸沒于相變材料中，當發(fā)生相變時，液相材料與固相材料很容易產(chǎn)生分層，這將導致相變材料完全溶解和結(jié)晶時間的延長，很難充分利用相變材料的相變潛熱，同時導致成核劑損失加速，相變材料易老化等問題；而后者由于換熱器通過蓄熱器中的水與相變介質(zhì)進行換熱，因而增大了傳熱熱阻，降低了傳熱效果。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，提供一種可防止相變介質(zhì)發(fā)生晶液分層現(xiàn)象，有效提高換熱效率的相變蓄能罐。

解決本實用新型技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該相變蓄能罐包括罐體，罐體內(nèi)裝有相變介質(zhì)，罐體內(nèi)還有與外部進行熱交換的換熱器，罐體內(nèi)還設有可使所述相變介質(zhì)在罐體內(nèi)上下循環(huán)流動的攪拌器。

所述換熱器采用毛細管換熱器，所述毛細管換熱器在罐體內(nèi)呈螺旋狀分布，所述攪拌器設置在毛細管換熱器的中部，也就是說，毛細管換熱器環(huán)繞在所述攪拌器的外部。換熱器采用毛細管換熱器，采用毛細管換熱器可增大換熱器與相變介質(zhì)的接觸面積，提高換熱器的換熱效率。

本實用新型中，毛細管換熱器可采用兩個換熱器，一個換熱器具有蓄能功能，另一個換熱器具有放能功能；也可以僅選用一個換熱器，根據(jù)不同的情況進行選擇。

所述攪拌器可采用活塞式結(jié)構(gòu)或螺旋式結(jié)構(gòu)，攪拌器與外部動力機構(gòu)相連。

當攪拌器采用活塞式結(jié)構(gòu)時，所述活塞式結(jié)構(gòu)攪拌器包括缸體和缸體內(nèi)的活塞，活塞的一端通過傳動軸與外部動力機構(gòu)相連，所述缸體的長度與罐體長度相等，缸體靠近罐體的上下兩段為開孔段，相變介質(zhì)可從開孔段中進出缸體，活塞的下止點設于罐底附近接近罐底的位置。優(yōu)選活塞在罐體內(nèi)上下移動的距離與罐體內(nèi)封裝的相變介質(zhì)的高度相等。