[發(fā)明專利]基于振動強(qiáng)化傳熱的相變儲熱裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111765791A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚海沉;蒲文灝;楊宇;韓東;岳晨;何緯峰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F28F13/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.基于振動強(qiáng)化傳熱的相變儲熱裝置，其特征在于，包含固定筒、殼體、M根振動桿、N根導(dǎo)熱管、以及激勵源，M、N均為大于等于1的自然數(shù)；

所述固定筒為兩端開口的空心圓柱體；所述殼體為兩端封閉的空心圓柱體，且殼體的兩個端面上均設(shè)有和N根導(dǎo)熱管一一對應(yīng)的通孔；

所述N根導(dǎo)熱管設(shè)置在所述殼體內(nèi)，兩端分別在殼體的兩個端面對應(yīng)的通孔伸出、且導(dǎo)熱管和殼體的兩個端面密閉相連；

所述M根振動桿均設(shè)置在所述殼體內(nèi)，兩端均和所述激勵源電氣相連形成閉合電路；

所述殼體內(nèi)填充有泡沫金屬、固定住導(dǎo)熱管和振動桿，且泡沫金屬的泡沫氣孔內(nèi)填充有相變材料；

所述固定筒和外界固定，所述殼體設(shè)置在在固定筒中，且殼體的外壁、固定筒的內(nèi)壁之間均有設(shè)有若干彈簧，所述彈簧的兩端分別和殼體的外壁、固定筒的內(nèi)壁固連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動強(qiáng)化傳熱的相變儲熱裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱管兩端均通過柔性套管和外部管道相聯(lián)通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動強(qiáng)化傳熱的相變儲熱裝置，其特征在于，所述泡沫金屬采用銅、鐵、鋁、鎳、銀、鈦中的任意一種制成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動強(qiáng)化傳熱的相變儲熱裝置，其特征在于，所述M根振動桿、N根導(dǎo)熱管均平行設(shè)置，且都均勻設(shè)置在所述殼體內(nèi)。

5.基于權(quán)利要求1所述的基于振動強(qiáng)化傳熱的相變儲熱裝置的儲熱方法，其特征在于，包含以下過程：

換熱流體經(jīng)過各個導(dǎo)熱管，換熱流體傳遞走熱量后溫度降低；導(dǎo)熱管將熱量傳遞到泡沫金屬泡沫氣孔中的相變材料，靠近導(dǎo)熱管的相變材料吸收熱量后融化；

激勵源驅(qū)動各個振動桿振動，振動桿的振動傳遞給泡沫金屬；固液相變界面的相變材料因振動加強(qiáng)對流換熱而加速融化，在泡沫金屬孔隙內(nèi)部的液態(tài)相變材料因振動加強(qiáng)環(huán)流，從而加快了與泡沫金屬的換熱，強(qiáng)化了儲熱。

6.基于權(quán)利要求1所述的基于振動強(qiáng)化傳熱的相變儲熱裝置的放熱方法，其特征在于，包含以下過程：

相變材料通過泡沫金屬將熱量傳遞給各個導(dǎo)熱管，靠近導(dǎo)熱管的相變材料優(yōu)先凝固；

激勵源驅(qū)動各個振動桿振動，振動桿的振動傳遞給泡沫金屬；固液相變界面的相變材料因振動加強(qiáng)對流換熱而加速凝固，在泡沫金屬孔隙內(nèi)部的液態(tài)相變材料因振動加強(qiáng)環(huán)流，從而加快了與泡沫金屬的換熱，強(qiáng)化了放熱。