[發(fā)明專利]一種具有變負(fù)荷能力的鵝卵石蓄熱系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110034733.7
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112923763A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王煥然;葛剛強(qiáng);賀新;陶飛躍;李瑞雄
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

一種具有變負(fù)荷能力的鵝卵石蓄熱系統(tǒng)，包括上主管道、上集氣腔、蓄熱管、下集氣腔、連接管和下主管道；若干蓄熱管平行分布，相鄰的兩個(gè)蓄熱管之間通過連接管連通，形成蓄熱管簇；蓄熱管簇的兩端分別設(shè)置有上集氣腔和下集氣腔，上集氣腔和下集氣腔均與蓄熱管簇內(nèi)部連通；上集氣腔上設(shè)置有上主管道，下集氣腔上設(shè)置有下主管道。本發(fā)明的鵝卵石蓄熱系統(tǒng)工作溫度區(qū)間大，變負(fù)荷能力強(qiáng)，適應(yīng)性好。本發(fā)明可以根據(jù)工作的溫度區(qū)間和熱負(fù)荷的大小，靈活的調(diào)整串聯(lián)和并聯(lián)的蓄熱管的根數(shù)。并聯(lián)管數(shù)越多能夠應(yīng)對的最大流量就越大，串聯(lián)管數(shù)越多能夠應(yīng)對的最高溫度就高，使得整體的蓄熱系統(tǒng)具有很強(qiáng)的變負(fù)荷能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲能蓄熱領(lǐng)域，特別涉及一種具有變負(fù)荷能力的鵝卵石蓄熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的儲能蓄熱研究中，蓄熱的形式多分為兩種：顯熱蓄熱和相變蓄熱。兩者的區(qū)分在于蓄熱過程溫度變化和蓄熱原理的不同。顯熱蓄熱利用高熱容的材料，在較小的溫升下存儲較多的能量，而相變蓄熱則利用蓄熱材料在相變臨界點(diǎn)附近的高潛熱來蓄熱。

為方便換熱和存儲，顯熱蓄熱采用的材料多為液體，例如水或?qū)嵊汀Ｋ畠r(jià)易得，但是工作溫度要求在100攝氏度以下，限制了水蓄熱的應(yīng)用領(lǐng)域；導(dǎo)熱油工作溫度區(qū)間可以達(dá)到300攝氏度但成本相對較高，且存在燃爆的危險(xiǎn)不便于大規(guī)模的應(yīng)用。

相變蓄熱多采用冰水或者有機(jī)材料在固-液臨界溫度附近吸熱或放熱完成相變蓄熱。相變蓄熱可以保證蓄熱過程的穩(wěn)定，出口溫度的恒定以及較大的儲蓄熱密度，但是相變蓄熱材料成本較高，系統(tǒng)復(fù)雜，同樣不便于大范圍的推廣應(yīng)用。

已有的蓄熱系統(tǒng)要么成本高，要么工作溫度受限，要么安全性較差，總之不便于大規(guī)模的儲能蓄熱時(shí)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有變負(fù)荷能力的鵝卵石蓄熱系統(tǒng)，以解決上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種具有變負(fù)荷能力的鵝卵石蓄熱系統(tǒng)，包括上主管道、上集氣腔、蓄熱管、下集氣腔、連接管和下主管道；若干蓄熱管平行分布，相鄰的兩個(gè)蓄熱管之間通過連接管連通，形成蓄熱管簇；蓄熱管簇的兩端分別設(shè)置有上集氣腔和下集氣腔，上集氣腔和下集氣腔均與蓄熱管簇內(nèi)部連通；上集氣腔上設(shè)置有上主管道，下集氣腔上設(shè)置有下主管道。

進(jìn)一步的，每個(gè)蓄熱管的兩端分別設(shè)置有上三通閥，相鄰的蓄熱管之間連接方式為：第一根蓄熱管的下端三通閥與第二根蓄熱管的下端三通閥通過連接管相連接，第二根蓄熱管的上端三通閥與第三根蓄熱管的上端三通閥通過連接管相連接。

進(jìn)一步的，上集氣腔和下集氣腔連接到其所在位置的三通閥上；上主管道設(shè)置在上集氣腔的幾何中心，下主管道設(shè)置在下集氣腔的幾何中心。

進(jìn)一步的，蓄熱管包括鵝卵石蓄熱段、上隔板、下隔板、上濾網(wǎng)和下濾網(wǎng)；鵝卵石蓄熱段為柱狀密封管體，鵝卵石蓄熱段的內(nèi)部上端自上而下設(shè)置有上隔板和上濾網(wǎng)，鵝卵石蓄熱段的內(nèi)部下端自上而下設(shè)置有下濾網(wǎng)和下隔板；鵝卵石蓄熱段內(nèi)填充有鵝卵石。

進(jìn)一步的，鵝卵石在蓄熱管內(nèi)從上到下，鵝卵石的直徑由大到小再到大，中間直徑最小部分鵝卵石的直徑不小于1cm，上下兩端直徑最大部分，鵝卵石的直徑不大于10cm。

進(jìn)一步的，蓄熱管簇的外側(cè)套設(shè)有隔熱保溫腔，隔熱保溫腔外形呈正六棱柱，圓柱狀的蓄熱管在其中交錯(cuò)排布，相鄰的三根蓄熱管分布呈等邊三角形；蓄熱管之間的間距恒定。

進(jìn)一步的，蓄熱管之間及蓄熱管與隔熱保溫腔的外壁之間用干燥的沙子填充，沙子的直徑不大于2mm。

進(jìn)一步的，三通閥由電信號操作，控制蓄熱管的出口管道在關(guān)閉，與集氣腔相連通和與連接管相連通這三個(gè)狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下技術(shù)效果：