[發明專利]一種控溫式化學放熱器及其系統

在審

• 申請號: 201711397580.2
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108106475A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 鄭茂盛;滕海鵬;魏利平;曹改瑜
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28F27/00
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

本發明公開了一種控溫式化學放熱器，包括放熱器本體、換熱介質進口、換熱介質、盤管、保溫絕熱層、蓄熱材料和廢料出口；所述的放熱器本體最外層設置保溫絕熱層，中心部位設置盤管，所述的蓄熱材料層狀均勻布置在放熱器本體內部，所述的放熱器本體的頂部和下方分別設置換熱介質進口和廢料出口。一種控溫式化學放熱器系統，包括控溫式化學放熱器、溫度傳感器、溫度控制器、流量計和PID控制器。本發明針對不同功率需求的放熱器，按照所提出的設計方法估算出化學蓄熱材料用量，并將化學蓄熱材料以層狀均勻的布置在容器中。通過對熱釋放過程進行控制，實現經濟的熱能存儲和安全的使用。

技術領域

本發明涉及一種控溫式化學放熱器及其系統，屬于熱能存儲與釋放利用領域。

背景技術

與顯熱蓄熱和相變蓄熱相比較，化學蓄熱具有蓄熱密度高、應用溫度范圍廣、工質數量多、可靠儲存等特點，具有潛在的發展潛力。利用化學蓄熱方法進行儲熱的前提是:（1）蓄熱密度大；(2) 可逆性良好；(3) 吸、放熱化學反應速度快；(4) 重復操作對反應生成物分離和副反應沒有影響；(5)反應物和生成物無毒、不易燃、無腐蝕或腐蝕可控；(6)成本低，經濟性能好。

化學蓄熱是人們目前所致力發展的一項技術，實現化學放熱容器的自動化控制是努力追求的目標。現有的蓄熱裝置只是簡單的實現了能量的儲存與釋放，并沒有實現放熱過程的自動控制，因此，設計可控的化學放熱容器具有現實意義。

在太陽能領域，采用水合鹽蓄熱，可以實現太陽能中、低溫的跨季節儲存。由于其化學反應過程中物相從固態轉變為液體，因而需要綜合考慮化學反應和物理變化，對熱釋放過程進行控制，實現經濟的熱能存儲和安全的使用。

在工業余熱領域，采用水合鹽蓄熱，可以實現熱能中、低溫的長期儲存。同樣，由于其需要從固態轉變為液體的化學反應，也需要對其加以控制釋放，實現余熱的經濟、安全使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種控溫式化學放熱器及其系統，實現化學蓄熱的安全恒溫釋放。本發明針對不同功率需求的放熱器，按照所提出的設計方法估算出化學蓄熱材料用量，并將化學蓄熱材料以層狀均勻的布置在容器中。換熱管采用盤管方式通過水流將熱量帶出，而放熱時采用另一套水的均布器或多孔管均勻埋設在化學蓄熱材料中，將水導入待反應的化學蓄熱材料中。在換熱管路中接有溫度傳感器，按照換熱管路的設定溫度控制接有PID的放熱水路的電磁閥的進行進水量控制，即可實現恒溫放熱。

本發明的實現過程如下：

一種控溫式化學放熱器，包括放熱器本體、換熱介質進口、換熱介質、盤管、保溫絕熱層、蓄熱材料和廢料出口；所述的放熱器本體最外層設置保溫絕熱層，中心部位設置盤管，所述的蓄熱材料層狀均勻布置在放熱器本體內部，所述的放熱器本體的頂部和下方分別設置換熱介質進口和廢料出口。

所述的盤管可以折疊分布、盤旋分布或折疊與盤旋混合分布。

所述的換熱介質進口設置均布器或多孔管。

所述的均布器由開有小孔的相同直徑的圓管均勻布置。

一種控溫式化學放熱器系統，包括控溫式化學放熱器、溫度傳感器、溫度控制器、流量計和PID控制器，溫度傳感器置入換熱介質管路中，通過換熱介質溫度的具體數值判斷換熱介質的進入量。

所換熱器水設定的溫度T、恒溫時間t、功率p、蓄熱材料的量m和水流量Q按照下式控制，

m = 1.3pt/d + 0.5ptCDT/d2

Q = 0 ~ 1.2 p/d

DT = 10 + T - T0