[實用新型]具有蓄熱殼體的回熱器及斯特林循環系統

有效

• 申請號: 201820340727.8
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN207920735U
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 肖剛;陳欣;倪明江;駱仲泱;賴華盛;程樂鳴;岑可法
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F02G1/057
• 分類號: F02G1/057;F02G1/044
• 代理公司: 上海立群專利代理事務所(普通合伙) 31291
• 代理人: 王璐瑤;毛立群

本實用新型公開了一種具有蓄熱殼體的回熱器及斯特林循環系統。具有蓄熱殼體的回熱器，包括蓄熱殼體和填充在由蓄熱殼體形成的腔室中的填料部分，所述腔室的一端為供高溫氣體工質流入的熱端、另一端為供低溫氣體工質流入的冷端，所述高溫氣體工質和所述低溫氣體工質分別通過所述腔室的熱端和冷端交替流經回熱器的所述腔室。其中，所述蓄熱殼體由外至內包括外層、蓄熱層和導溫層；所述蓄熱層包括由熔點不同的相變材料構成的多個蓄熱部件。所述蓄熱部件至少包括第一熔點蓄熱部件和第二熔點蓄熱部件，臨近所述熱端的第一熔點蓄熱部件相對于臨近所述冷端的第二熔點蓄熱部件具有更高熔點。本實用新型所提出的具有蓄熱殼體的回熱器能夠減少回熱器沿徑向和軸向導熱損失，增大回熱量，從而減小回熱器尺寸和系統的死容積，提高整機效率。

技術領域

本實用新型涉及一種具有蓄熱殼體的回熱器，還涉及使用該回熱器的斯特林循環系統。

背景技術

回熱器是斯特林發動機、制冷機、電子設備冷卻器等多種設備的核心換熱部件。這些設備以氣體為工質，按閉式回熱循環方式進行工作?；責崞魇且环N可以提高設備整機效率的節能裝置，使加熱器和冷卻器的工作負荷大大降低，其回熱量是影響整機性能的關鍵參數。以斯特林發動機回熱器為例，現有回熱器的基本結構是在耐壓容器中填充由多孔介質構成的基體，這種基體具有一定的孔隙率和比表面積。當工質氣體吸熱膨脹后，高溫氣流從熱端流向冷端，回熱器儲存一部分氣體熱量于回熱器內的多孔介質構成的基體中；當工質放熱壓縮后，低溫氣流從冷端返回熱端，回熱器將儲存于多孔介質構成的基體中的熱量釋放給低溫氣流，完成回熱。現有回熱器中利用填料對流經回熱器的氣體工質完成儲熱和放熱的換熱過程。

回熱器殼體材料方面，傳統的回熱器殼體通常直接采用不銹鋼材料制作而成，其本身并不具備蓄熱功能，反而因為不銹鋼導熱性能良好，使得回熱器在徑向和軸向上的導熱損失較大，導致回熱效率下降。

相變蓄熱材料是利用材料的相變潛熱來實現能量的儲存和利用，化學儲熱材料是利用化學反應的吸熱和放熱來實現能量的儲存和利用，目前這兩種蓄熱方式主要應用在工業余熱的分散性和大能級跨度以及可再生能源的間歇性等需要中高溫蓄熱技術的領域，未見將其應用于回熱器殼體中的在先文獻。

實用新型內容

針對現有回熱器的設計所存在的回熱器徑向和軸向導熱損失較大的技術問題，本實用新型提出一種新的具有蓄熱殼體的回熱器，在提出不同于現有回熱器殼體結構的同時，將蓄熱材料用于回熱器殼體中。

本實用新型提出的具有蓄熱殼體的回熱器，包括蓄熱殼體和填充在由蓄熱殼體形成的腔室中的填料部分，所述腔室的一端為高溫氣體工質流入的熱端、另一端為低溫氣體工質流入的冷端，所述高溫氣體工質和所述低溫氣體工質分別通過所述腔室的熱端和冷端交替流經回熱器的所述腔室。其中，所述蓄熱殼體由外至內包括外層、蓄熱層和導溫層；所述蓄熱層包括由熔點不同的相變材料構成的多個蓄熱部件。所述蓄熱部件至少包括第一熔點蓄熱部件和第二熔點蓄熱部件，臨近所述熱端的第一熔點蓄熱部件相對于臨近所述冷端的第二熔點蓄熱部件具有更高熔點。

本實用新型的具有蓄熱殼體的回熱器中，所述多個蓄熱部件的熔點溫度沿所述熱端向所述冷端的方向階梯下降，以與流經該各個蓄熱部件對應位置的氣體工質的溫度相匹配的方式設置。

本實用新型的具有蓄熱殼體的回熱器中，在所述蓄熱殼體中以至少貫穿蓄熱層的方式設置隔熱層。

本實用新型的具有蓄熱殼體的回熱器中，所述回熱器還包括傳熱部件，其一端位于所述蓄熱層中臨近熱端處，另一端位于所述腔室內。

本實用新型的具有蓄熱殼體的回熱器中，所述外層為保溫層。

本實用新型的具有蓄熱殼體的回熱器中，所述蓄熱層由相變材料與石墨顆粒的混合物壓制而成。

本實用新型的具有蓄熱殼體的回熱器中，所述蓄熱層由熱化學儲熱材料制成。