[實用新型]一種相變蓄熱器

有效

• 申請號: 201920495963.1
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN210004840U
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 楊佳霖;吳智泉;唐宏芬;孫利群;陳繼錄
• 申請（專利權）人: 中國大唐集團新能源科學技術研究院有限公司
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F28F21/08
• 代理公司: 11354 北京市蘭臺律師事務所
• 代理人: 張峰

本實用新型公開了一種相變蓄熱器，包括蓄熱器殼體，該蓄熱器殼體的頂部及底部分別對應設有載熱流體入口和載熱流體出口，蓄熱器殼體內布置有多根流體流動管束，流體流動管束周邊封裝有復合相變材料，復合相變材料由多孔介質填充而成，多孔介質的孔隙率沿載熱流體流動方向逐漸減小。該相變蓄熱器能夠使相變蓄熱器內部相變材料熔化過程同步，降低過冷或過熱問題的出現，同時可有效地利用自然對流對相變過程的促進作用，從而達到提升蓄熱器蓄熱性能的目的。

技術領域

本實用新型涉及蓄熱技術領域，特別是涉及一種采用變孔隙率多孔介質強化蓄熱過程的相變蓄熱器。

背景技術

蓄熱技術是解決能量數量性與時域性差異的最佳手段。目前主要的蓄熱方式包括：顯熱蓄熱、潛熱蓄熱和化學能蓄熱。較之顯熱蓄熱、化學能蓄熱，潛熱蓄熱具備以下優勢：

1.潛熱形式蓄熱，能量密度高；

2.蓄放熱過程溫度穩定，蓄、放熱過程能量損失少；

3.相變材料價格低廉，相同容量下相變蓄熱器的體積小，裝置簡單。

但當前相變材料導熱系數低，一直是限制相變蓄熱廣泛應用和發展的最大障礙。采用純相變材料作為蓄熱介質的蓄熱器，蓄熱過程中，由于溫度梯度造成的密度差使液相相變材料存在自然對流，盡管能夠促進換熱，加快相變蓄熱過程速度，但熱流體上移，上部熔化快，下部熔化慢，整個相變材料內部溫度不均勻，極易造成局部過熱或過冷現象。

目前，強化相變蓄熱器換熱過程的方法主要有：增加擴展表面；多相變材料共用；摻混高導熱系數材料；相變材料微囊化封裝技術。

將相變材料填充入大孔隙率多孔介質中是一種極佳的改善相變材料蓄熱性能的方法，該多孔介質主要為泡沫金屬或泡沫碳。一方面金屬或碳的高導熱系數可以使復合材料較純相變材料的導熱系數得到有效提升；另外，泡沫金屬或泡沫碳作為高孔隙率的多孔介質，大面體比也發揮了強化換熱性能的作用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種相變蓄熱器，能夠使相變蓄熱器內部相變材料熔化過程同步，降低過冷或過熱問題的出現，同時可有效地利用自然對流對相變過程的促進作用，從而達到提升蓄熱器蓄熱性能的目的。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種相變蓄熱器，包括蓄熱器殼體，該蓄熱器殼體的頂部及底部分別對應設有載熱流體入口和載熱流體出口，蓄熱器殼體內布置有多根流體流動管束，流體流動管束周邊封裝有復合相變材料，復合相變材料由多孔介質填充而成，多孔介質的孔隙率沿載熱流體流動方向逐漸減小。

研究發現，盡管多孔介質的引入增加了液相相變材料的流動阻力，降低了自然對流流速，弱化了自然對流對相變過程的促進作用，但高導熱系數的金屬骨架或碳骨架與相變材料的復合能夠增大相變過程的有效導熱系數，提升蓄、放熱熱流密度，有效減少蓄、放熱時間。但當前均一的孔隙結構并不是促進相變材料換熱過程的最佳結構，一方面，盡管孔隙內自然對流弱化，但依然存在，因此必然會造成內部溫度不均而出現局部過冷或過熱；另一方面，均一的孔隙對液相相變材料的流動阻力一致，未能發揮自然對流最佳的促進作用。

可選的或優選的，孔隙率的變化范圍為0.8-0.95。

可選的或優選的，多孔介質為高導熱系數的泡沫金屬或泡沫碳。

可選的或優選的，泡沫金屬由銅、鎳、鋁或鐵制成。

可選的或優選的，泡沫金屬由銅、鎳、鋁或鐵的合金制成。

可選的或優選的，蓄熱器殼體為耐腐蝕殼體。

可選的或優選的，蓄熱器殼體由合金制成并包敷有隔熱層。