[實用新型]一種高溫梯級相變蓄熱裝置

有效

• 申請號: 201920804500.9
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN210952463U
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 陳興偉;鄒楊;戴葉
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

本實用新型提供一種高溫梯級相變蓄熱裝置。高溫梯級相變蓄熱裝置包括n個串聯設置的蓄熱模塊，n為大于1的整數；蓄熱模塊的內部設置有蓄熱單元，蓄熱單元的內部設置有相變蓄熱介質，蓄熱單元之間的空隙用于流通氣體介質；相變蓄熱介質的外表面設有包殼；第一蓄熱模塊到第n蓄熱模塊分別用于承載相變溫度依次遞減的所述相變蓄熱介質，兩個所述蓄熱模塊之間設置的氣體通道用于流通氣體介質。本實用新型高溫梯級相變蓄熱裝置結構簡單，適用于高溫到低溫較大溫差下的熱回收應用，在蓄熱過程中耐高溫，適用于較高溫度的氣體介質，提高能源利用效率，適用于工業化生產。

技術領域

本實用新型涉及一種高溫梯級相變蓄熱裝置。

背景技術

為合理使用能源及提高能源利用效率，近些年，儲能得到了大力的支持和發展。在顯熱蓄熱、潛熱蓄熱和化學反應熱蓄熱這3種蓄熱方法中，潛熱蓄熱(相變蓄熱)具有相變潛熱大、相變溫區窄、可顯著降低蓄熱裝置的尺寸等優點，最具應用潛力，也是目前國內外研究的熱點。梯級相變蓄熱是提高相變蓄熱裝置換熱速率的有效手段之一。

梯級相變蓄熱是按照“溫度對口，梯級利用”的原則，在放熱流體的流動方向上布置熔點依次降低的不同相變蓄熱材料。在相變蓄熱材料的充熱過程中，放熱流體的溫度沿流動方向在減少，而相變蓄熱材料的熔點溫度也在階梯降低。與單級相變蓄熱相比，梯級相變蓄熱使放熱流體與相變蓄熱材料之間的傳熱溫差盡可能保持不變，因此能保持較恒定的熱流使相變蓄熱材料發生相變，整體上提高了材料的吸熱速率和放熱速率。

中國專利CN203518746U公開了一種多級熱回收相變蓄熱器，由多個填充有不同相變溫度材料的單級相變蓄熱器串聯而成。根據能量梯級利用原則，實現熱量分級分階段順序回收及釋放。但該專利中采用螺旋盤管換熱結構，一般受材料限制，難以適用于高溫環境。

中國專利CN108117860A公開了一種導熱增強型熔融鹽復合相變材料和蓄熱裝置及儲能方法，所述的熔融鹽復合相變材料為KNO₃-NaNO₂-NaNO₃/膨脹石墨復合相變材料，以高導熱系數及強度的外殼進行封裝，制成高導熱性能的熔鹽蓄熱球。蓄熱球基于斜溫層單罐蓄熱設計理念以填充床形式堆積在罐體內構成蓄熱球組合單元，蓄熱球組合單元之間通過均流板分隔。裝置結構復雜，不利于廣泛推廣。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是為了克服現有技術中蓄熱器的裝置結構復雜，不耐高溫等缺陷，提供一種高溫梯級相變蓄熱裝置。

本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種高溫梯級相變蓄熱裝置，所述高溫梯級相變蓄熱裝置包括n個串聯設置的蓄熱模塊，n為大于1的整數；所述蓄熱模塊的內部設置有蓄熱單元，所述的蓄熱單元的內部設置有相變蓄熱介質，所述蓄熱單元之間的空隙用于流通氣體介質；所述相變蓄熱介質的外表面設有包殼；第一蓄熱模塊到第n蓄熱模塊分別用于承載相變溫度依次遞減的所述相變蓄熱介質，兩個所述蓄熱模塊之間設置的氣體通道用于流通氣體介質。

較佳地，所述蓄熱單元的結構為球形或柱形。

較佳地，所述蓄熱單元在所述蓄熱模塊的內部規則排列。

較佳地，所述氣體介質可為空氣和/或氮氣。

較佳地，所述相變蓄熱介質可為熔鹽、金屬蓄熱材料、有機蓄熱材料和復合蓄熱材料中的一種或多種。

所述熔鹽較佳地為氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽和氟鹽中的一種或多種。所述金屬蓄熱材料較佳地為鋁和/或鉛。所述有機蓄熱材料較佳地為石蠟和/或高密度聚乙烯。所述復合蓄熱材料較佳地為由相變材料和高熔點支撐材料組成的混合儲熱材料，更佳地為金屬基相變蓄熱復合材料。

所述包殼可為耐高溫材料，較佳地為可承受300～1700℃的材料，更佳地為石墨、合金和陶瓷中的一種或多種。所述合金較佳地為不銹鋼和/或哈氏合金。