[發明專利]一種應用于固體蓄熱的復合蓄熱結構

在審

• 申請號: 201711327186.1
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108225077A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 王偉;馬重芳;吳玉庭
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

本發明公開一種應用于固體蓄熱的復合蓄熱結構，包括：固體蓄熱體，所述固體蓄熱體為立方體中空結構，所述固體蓄熱體包含：上蓋和底部，所述上蓋為熱源側強化吸熱板，底部的內表面設有釋熱T型強化肋，底部的外表面設有釋熱風道；所述固體蓄熱體的內部設置至少一個液固相變蓄熱單元；所述固體蓄熱體的外表面依次設置高溫保溫層和低溫保溫層。采用發明的技術方案，解決目前固體蓄熱存在的單位體積蓄熱容量較小的問題。

技術領域

本發明屬于能源利用和蓄熱技術領域，尤其涉及一種旨在提高固體蓄熱 裝置性能的復合蓄熱結構。

背景技術

在能源利用領域，當供能和用能存在時空不匹配的情況時，就需要蓄能 技術。在各種蓄能技術中，蓄熱技術是應用最廣泛的技術分支。根據蓄熱溫 度不同，蓄熱技術大體可分為低溫蓄熱和中高溫蓄熱。低溫蓄熱主要針對的 是太陽能熱利用以及建筑節能等領域，通常采用鹽溶液、水合鹽、石蠟類、 脂肪酸類等相變材料作為蓄熱介質；中高溫蓄熱廣泛應用于太陽能熱發電、 工業余熱利用、核電、以及電網儲能等領域，主要采用導熱油、熔鹽和耐高 溫固體材料作為蓄熱介質。在各種中高溫蓄熱技術中，固體蓄熱具有蓄熱溫 度高、結構簡單、成本較低等諸多優點，是目前實際工程中應用最多的蓄熱 技術，尤其是近幾年由于以“霧霾”為代表的環境問題日益嚴重，采用固體 蓄熱材料的蓄熱式電鍋爐技術成為“非煤采暖”的重要技術選擇。此外，由 于導熱油的局限性，熔鹽的高技術門檻，人們也在探索采用固體作為太陽能 熱發電的蓄熱材料。

對于一個蓄熱系統，單位蓄熱容量是非常重要的一個指標，對其結構的 緊湊性和經濟性均有很大影響。而影響其單位蓄熱容量的因素主要包括蓄熱 溫度、蓄熱材料的比熱和密度、相變潛熱等因素。然而，該指標體現的是蓄 熱材料的綜合蓄熱能力，具有一定的理想性，并不能完全代表蓄熱結構的實 際蓄熱能力。一個蓄熱系統的實際蓄熱能力還取決于蓄熱結構的蓄熱和釋熱 特性，這與蓄熱材料的熱物性以及蓄熱體的具體結構有關。一個合理的蓄熱 系統需要綜合考慮蓄熱容量、蓄釋熱要求等因素，選擇蓄熱材料和設計蓄熱 結構。

對于固體蓄熱技術，通常采用的蓄熱材料為不同組分的耐火材料，這類 材料具有蓄熱溫度高、價格便宜、易加工成型等優點；但其缺點是導熱系數 和比熱較低，使得蓄熱系統所需的空間較大，同時在蓄熱和釋熱過程中，蓄 熱結構在空間上會有一定的溫度分布，使其蓄熱能力進一步下降。目前固體 蓄熱存在的單位體積蓄熱容量較小的問題，因此如何提高固體蓄熱的蓄熱能 力是急迫要解決的重要技術問題，尤其需要加強蓄熱結構的優化與設計。

發明內容

針對目前固體蓄熱存在的單位體積蓄熱容量較小的問題，本發明的目的是 設計一種可應用于固體蓄熱的復合蓄熱結構。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種應用于固體蓄熱的復合蓄熱結構，包括：固體蓄熱體，所述固體蓄 熱體為立方體中空結構，所述固體蓄熱體包含：上蓋和底部，所述上蓋為熱 源側強化吸熱板，底部的內表面設有釋熱T型強化肋，底部的外表面設有釋 熱風道；所述固體蓄熱體的內部設置至少一個液固相變蓄熱單元；所述固體 蓄熱體的外表面依次設置高溫保溫層和低溫保溫層。

作為優選，所述的熱源側強化換熱板包括：吸熱面板，吸熱面板的上表 面設有高吸收率耐火涂層，吸熱面板的底面設有吸熱板強化肋，吸熱板強化 肋位于所述固體蓄熱體內，在吸熱面板的兩側設有吸熱板側板；吸熱面板上 表面一側為熱源。

作為優選，所述液固相變蓄熱單元為封裝結構，所述液固相變蓄熱單元 包含：長方體封裝外殼和封裝蓋；所述長方體封裝外殼內側上表面設有高溫 側強化肋；所述長方體封裝外殼內側下表面低溫側強化肋，所述高溫側強化 肋和低溫側強化肋交替分布。

作為優選，所述熱源為電加熱器，所述電加熱器設在高吸收率耐火涂層 上，其通過電纜與加熱電源連接。

作為優選，所述熱源為高溫空氣，或導熱油。