[發明專利]利用儲熱材料射流破碎的直接接觸式儲放熱裝置

有效

• 申請號: 201711105730.8
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107906994B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 郭少朋;金光;李娜;武文斐;王曉彤;顧潔;陳俊俊
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 王冠宇

本發明公開了一種利用儲熱材料射流破碎的直接接觸式儲放熱裝置，還公開了一種利用儲熱材料射流破碎的直接接觸式放熱系統和儲熱系統。上述直接接觸式儲放熱裝置包括：金屬箱體，金屬箱體內設置一個豎直方向的隔板，將金屬箱體分隔為主箱體和副箱體；主箱體上連接有與其內部連通的第一直管段、第二直管段和90°彎管段；副箱體內沿豎直方向安裝有蛇形管段，其一端穿設過副箱體開口于副箱體外，另一端通過隔板上的第四孔口連通主箱體的內部。通過隔板上的第四孔口連通主箱體的內部。采用該裝置可以解決現有的換熱工質堵塞問題，強化了儲熱裝置內的對流換熱，提高了儲放熱效率；并且，結構簡單，易于批量生產，成本低，具有較好的經濟和社會效益。

技術領域

本發明涉及儲熱器技術領域，特別是涉及一種利用儲熱材料射流破碎的直接接觸式儲放熱裝置。

背景技術

目前，我國的能源消費構成仍然以傳統的化石類燃料為主要，水電、風能和核能等清潔能源的應用比例僅為10％左右。對煤炭等傳統資源的過渡依賴，不僅加劇了我國的能源短缺問題，而且開采和利用過程中造成的環境問題也日益嚴重。因此，減少化石類燃料的應用比例，完善和多樣化能源組成結構已經成為我國實現能源與環境可持續發展的重要措施。

太陽能等可再生能源具有清潔、可持續等優點。對其進行大規模應用將有望減少對化石類燃料的依賴，目前已經受到各個國家的高度重視，并已被廣泛列為戰略性的能源發展規劃。然而，太陽能等再生能源往往存在供給的間歇性和波動性問題。設計與開發儲熱系統是解決該問題的有效途徑。其中，儲熱器是整個儲熱系統的關鍵裝置，決定了儲放熱效率與整體系統的穩定情況。

傳統的儲熱器一般采用間壁式換熱方式。在熱量的存儲與釋放過程中，儲熱材料與換熱工質通過壁面進行間接式換熱。雖然避免了儲熱材料與換熱工質間相互作用與影響，但熱傳導的換熱方式極大限制了換熱效率，從而影響了儲放熱時間。與傳統的間壁式儲熱器相比，直接接觸式儲熱器具有傳熱系數高、換熱結構簡單等優點，被廣泛應用于太陽能、余熱的存儲利用。

在現有的直接接觸式儲熱器中，儲熱材料和換熱流體存在密度差，在重力作用下自然分離，形成下部的儲熱材料區域和上部的換熱流體區域。換熱流體進口設置于儲熱器下部的儲熱材料區域，換熱流體流入儲熱器后，在向上流動過程中與儲熱材料發生對流換熱，實現熱能的存儲與釋放。當完成放熱過程后，儲熱材料由于密度較大，沉積并凝固在儲熱器底部。因此，位于底部的換熱流體進口被凝固后的儲熱材料堵塞，阻礙了下一次儲熱過程初期換熱工質的正常流動，減弱了內部對流換熱。此外，在現有的直接接觸式儲熱器內，儲熱材料與換熱流體間的接觸面積有限，如何增大對流換熱面積，以進一步實現直接接觸式換熱的強化效果是現有直接接觸式儲熱器中存在的另外一個關鍵問題。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提供一種利用儲熱材料射流破碎的直接接觸式儲放熱裝置。

本發明提供一種利用儲熱材料射流破碎的直接接觸式儲放熱裝置，其包括：

金屬箱體，所述金屬箱體內形成有沿水平方向布置的長方體空間；所述金屬箱體內設置一個豎直方向的隔板，所述隔板將金屬箱體分隔為主箱體和副箱體；主箱體的容積大于副箱體的容積；

所述主箱體上連接有與其內部連通的第一直管段、第二直管段和90°彎管段；所述90°彎管段的頭端和第二直管段均位于第一直管段的上方；

所述副箱體內沿豎直方向安裝有蛇形管段，所述蛇形管段的一端穿設過副箱體開口于副箱體外，另一端與所述隔板焊接，通過隔板上的第四孔口連通主箱體的內部。

進一步地，所述第一直管段連接在主箱體側壁面水平方向的中心位置，位于豎直方向的下部，其一端開口于主箱體外，另一端與主箱體焊接，通過主箱體側壁面的第一孔口連通主箱體的內部；

所述第二直管段連接在所述側壁面水平方向的中心位置，位于豎直方向的上部，其一端開口于儲熱器外，另一端與主箱體焊接，通過主箱體側壁面上的第二孔口連通主箱體的內部；