[發明專利]一種相變儲能裝置及熱量循環利用系統

有效

• 申請號: 201910367223.4
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110174017B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 張程賓;李杰;陳永平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F28F1/00;F28F1/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種相變儲能裝置及熱量循環利用系統，相變儲能裝置由殼體、傳熱流體管道和相變材料組成；傳熱流體管道包括傳熱流體入口、傳熱流體出口以及連接傳熱流體入口與傳熱流體出口的換熱部，換熱部位于殼體內；所述換熱部為三維分形傳熱流體管道，由進出口對稱的至少三級傳熱流體支管連接而成，相鄰兩級傳熱流體支管管徑滿足默里定律，相鄰兩級傳熱流體支管長度滿足構形原則；在最后一級所述傳熱流體支管上固定有分形柵格肋片，該分形柵格肋片由具有梯級厚度的高導金屬肋片。殼體內填充相變材料以儲存能量，儲存的能量可供回收利用，能夠在散熱條件有限的環境下實現傳熱流體與相變材料之間的高效換熱，從而保證散熱設備的穩定運行。

技術領域

本發明涉及一種相變儲能裝置，具體涉及的是一種在散熱資源有限的條件下為高功耗、高熱流密度設備工作的分形相變儲能裝置。

背景技術

現代軍事科技發展日新月異，為適應軍事戰略的要求，導彈、激光、雷達等高能設備得到了很大的發展。為了提高設備隱秘性，同時適應設備使用的特殊要求，不少高能設備開始在一些環境較為惡劣的位置部署，例如荒漠、山區、甚至太空。研究表明，一些高能設備如激光武器在執行任務時會產生極高強度的熱流，且設備為間歇性工作，負荷波動極大，這為設備的散熱系統帶來了極大的挑戰。現有的大功率設備冷卻技術包括液冷、噴霧冷卻、熱泵冷卻等存在熱負荷能力不高、換熱速度慢、對散熱資源要求高的缺點。無法在散熱資源有限的條件下實現對大功率、高熱流密度儀器設備的高效熱管理。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供了一種分形相變儲能裝置，該裝置能夠在散熱條件有限的環境下達到對高功耗、高熱流密度設備的進行快速冷卻和儲能的高效熱管理。

為解決傳統散熱器存在的上述技術問題，本發明采用的技術方案是。

一種相變儲能裝置，由殼體、傳熱流體管道和相變材料組成；所述傳熱流體管道包括傳熱流體入口、傳熱流體出口以及連接傳熱流體入口與傳熱流體出口的換熱部，所述換熱部位于所述殼體內；所述相變材料位于所述殼體內并與所述換熱部外壁接觸；其特征在于：所述換熱部為三維分形傳熱流體管道，由進出口對稱的至少三級傳熱流體支管連接而成，相鄰兩級傳熱流體支管管徑滿足默里定律，相鄰兩級傳熱流體支管長度滿足構形原則；在最后一級所述傳熱流體支管上固定有分形柵格肋片，該分形柵格肋片由具有梯級厚度的高導金屬肋片以最后一級傳熱流體支管為中心展開配置，構造了從中心到四周的最佳熱流通通道。

本發明一種分形相變儲能裝置，由殼體、三維分形傳熱流體管道、分形柵格肋片、相變材料和傳熱流體組成。所述的相變儲能裝置為管殼式結構，所述的傳熱流體在所述的三維分形傳熱流體管道內流動，所述的分形柵格肋片配置在所述的傳熱流體管道外壁面上，所述的相變材料填充在所述的傳熱流體管道與所述的外殼之間的空隙中。所述的傳熱流體管道依據仿生學原理構造，其形狀類似人體毛細血管，由進出口對稱的一、二、三級傳熱流體支管連接而成。所述的一、二、三級傳熱流體支管管徑按照默里定律設計，長度按照構形原則設計。所述的分形柵格所述的三級傳熱流體支管為中心展開配置，由具有梯級厚度的高導金屬肋片組成，構造了從中心到四周的最佳熱流通通道。所述的殼體內填充所述的相變材料以儲存能量，儲存的能量可供回收利用，能夠在散熱條件有限的環境下實現高能設備的有效熱管理。