[發明專利]一種基于旋轉磁場的相變儲熱強化裝置及其運行方法

有效

• 申請號: 201910997514.1
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110701938B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 范譽斌;張學軍;趙陽;張春偉;余萌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F28F23/00;F28F13/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種基于旋轉磁場的相變儲熱強化裝置，其特征在于，所述相變儲熱強化裝置包括動態磁場產生部分和儲熱器部分；

所述動態磁場產生部分包括旋轉電機（1）、傳動桿（2）和永磁體（3），連接方式為：旋轉電機（1）與傳動桿（2）的中點垂直相連，永磁體（3）懸掛于傳動桿（2）的一端，永磁體（3）在旋轉電機（1）的驅動下水平圓周轉動；

所述儲熱器部分包括儲熱器外殼體（4）、儲熱器內腔體（5）、相變材料（6）、磁性粒子（7）、傳熱流體入口（8）和傳熱流體出口（9），連接方式為：儲熱器外殼體（4）同軸布置于儲熱器內腔體（5）外部，且兩者夾持構成流體通道，流體通道與儲熱器內腔體（5）構成傳熱接觸，相變材料（6）和磁性粒子（7）放置于儲熱器內腔體（5）中，傳熱流體入口（8）和傳熱流體出口（9）分別布置于儲熱器外殼體（4）兩側；

所述永磁體（3）懸掛位置需保證在旋轉電機（1）帶動下旋轉時不會與所述儲熱器部分發生碰撞，且永磁體（3）的旋轉路徑環繞在儲熱器外殼體（4）外部，旋轉過程中對磁性粒子（7）施加繞儲熱器內腔體（5）中軸線旋轉的磁吸力。

2.根據權利要求1所述的一種基于旋轉磁場的相變儲熱強化裝置，其特征在于，所述相變材料（6）是指能夠在液態和固態間轉化時吸收或放出潛熱的低熔點物質，包括無機相變材料和有機相變材料。

3.根據權利要求2所述的一種基于旋轉磁場的相變儲熱強化裝置，其特征在于，所述無機相變材料包括熔融鹽、水合鹽。

4.根據權利要求2所述的一種基于旋轉磁場的相變儲熱強化裝置，其特征在于，所述有機相變材料包括石蠟、脂肪酸。

5.根據權利要求1所述的一種基于旋轉磁場的相變儲熱強化裝置，其特征在于，所述磁性粒子（7）包括鐵磁性顆粒和永磁體顆粒。

6.根據權利要求5所述的一種基于旋轉磁場的相變儲熱強化裝置，其特征在于，所述鐵磁性顆粒包括鐵、鈷、鎳顆粒。

7.根據權利要求1所述的一種基于旋轉磁場的相變儲熱強化裝置，其特征在于，傳熱流體入口（8）和傳熱流體出口（9）在儲熱器外殼體（4）兩側的布置高度錯開。

8.一種根據權利要求1~7中任意一項所述相變儲熱強化裝置的運行方法，其特征在于，包括儲熱強化方法和放熱強化方法；

其中所述儲熱強化方法為：

高溫的傳熱流體通過傳熱流體入口（8）流入儲熱器外殼體（4）和儲熱器內腔體（5）之間的流道，熱量被回收后溫度降低，由傳熱流體出口（9）流出；貼近儲熱器外殼體（4）的相變材料（6）吸收載熱流體的熱量后先熔化成液態，儲存熱量；旋轉電機（1）帶動永磁體（3）繞儲熱器勻速旋轉，帶動相變材料（6）已熔化部分中的磁性粒子（7）繞儲熱器旋轉，帶動相變材料（6）的已熔化部分繞圓周強制對流，加快相變材料（6）的未熔化部分的熔化速率，強化儲熱過程；

其中所述放熱強化方法為：

低溫的傳熱流體通過傳熱流體入口（8）流入儲熱器外殼體（4）和儲熱器內腔體（5）之間的流道，被高溫的相變材料（6）加熱，由傳熱流體出口（9）流出；貼近儲熱器外殼體（4）的相變材料（6）換熱后先凝固成固態，放出熱量；旋轉電機（1）帶動永磁體（3）繞儲熱器勻速旋轉，帶動相變材料（6）的未凝固部分中磁性粒子（7）繞儲熱器旋轉，帶動相變材料（6）的未凝固部分繞圓周強制對流，加快相變材料（6）的未凝固部分的凝固速率，強化放熱過程。