[發明專利]混合填充式蓄熱/冷器

有效

• 申請號: 202110603152.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113432468B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王俊杰;郭璐娜;季偉;高詔詔;陳六彪;崔晨;郭嘉
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28D20/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李文麗

1.一種混合填充式蓄熱/冷器，其特征在于，包括殼體，所述殼體的內部填充有儲能介質，其中所述儲能介質包括沿所述殼體的徑向由內至外依次設置的第一儲能介質、第二儲能介質和第三儲能介質，所述第一儲能介質的顆粒直徑大于所述第二儲能介質的顆粒直徑，所述第二儲能介質的顆粒直徑大于所述第三儲能介質的顆粒直徑；

在所述第一儲能介質之間填充有第四儲能介質，所述第四儲能介質的顆粒直徑小于所述第一儲能介質的顆粒直徑；在所述第一儲能介質與所述第二儲能介質之間填充有第五儲能介質，所述第五儲能介質的顆粒直徑小于所述第二儲能介質的顆粒直徑；

所述儲能介質沿所述殼體的徑向填充的方法如下：

獲取所述混合填充式蓄熱/冷器以及換熱流體的基本參數；

基于所述混合填充式蓄熱/冷器的基本參數，建立所述混合填充式蓄熱/冷器徑向非均勻填充的初始物理模型，顆粒直徑d_p沿徑向分布方程為d_p＝A₁r³+A₂r²+A₃r+A₄，其中A₁、A₂、A₃和A₄均為常系數，r為填充床半徑；

通過計算修正雷諾數確定所述混合填充式蓄熱/冷器內部的換熱流體的流動狀態；

采用層流模型或湍流模型，在所述初始物理模型的基礎上，改變顆粒直徑d_p沿徑向分布方程中的系數，搭建所述混合填充式蓄熱/冷器的不同物理模型，獲取不同物理模型下對應的換熱流體流動速度場，進而獲取不同物理模型下對應的流速均勻度；

對不同物理模型下對應的流速均勻度進行比對分析，確定流速均勻度最高的物理模型下對應的顆粒直徑d_p沿徑向分布方程。

2.根據權利要求1所述的混合填充式蓄熱/冷器，其特征在于，所述殼體上沿軸向的兩端分別設有第一換熱流體進出口和第二換熱流體進出口，所述第一換熱流體進出口、所述第二換熱流體進出口均與所述殼體的內部連通。

3.根據權利要求2所述的混合填充式蓄熱/冷器，其特征在于，在所述殼體的內部靠近所述第一換熱流體進出口的位置處設有第一均流隔板，所述第一均流隔板上設有第一通孔；在所述殼體的內部靠近所述第二換熱流體進出口的位置處設有第二均流隔板，所述第二均流隔板上設有第二通孔；所述第一均流隔板、所述第二均流隔板和所述殼體內壁之間圍合形成填充腔室，所述儲能介質填充于所述填充腔室內。

4.根據權利要求1所述的混合填充式蓄熱/冷器，其特征在于，所述殼體包括殼體內壁和殼體外壁，所述殼體內壁和所述殼體外壁之間設有絕熱層。

5.根據權利要求4所述的混合填充式蓄熱/冷器，其特征在于，所述殼體內壁和所述殼體外壁均采用金屬材料制成；所述絕熱層為氣凝膠氈層、玻璃棉層、巖棉層、膨脹珍珠巖層、發泡水泥層或真空層。

6.根據權利要求1所述的混合填充式蓄熱/冷器，其特征在于，所述儲能介質為固體材料顆粒，或所述儲能介質為相變材料封裝膠囊顆粒，或所述儲能介質為固體材料顆粒和相變材料封裝膠囊顆粒的混合顆粒。

7.根據權利要求1至6任一項所述的混合填充式蓄熱/冷器，其特征在于，所述儲能介質為圓球形，在所述儲能介質的表面均勻設有三個孔洞，各所述孔洞均為圓柱形，且各所述孔洞的軸線方向均指向所述儲能介質的中心。

8.根據權利要求7所述的混合填充式蓄熱/冷器，其特征在于，所述孔洞在所述儲能介質表面的設置方法如下：

確定所述儲能介質的球體直徑和所述孔洞的直徑之間的比值，與努塞爾數之間的關系；

確定所述儲能介質的球體直徑和所述孔洞的深度之間的比值，與努塞爾數之間的關系；

確定所述儲能介質的球體直徑和所述孔洞的直徑之間的比值，與摩擦系數之間的關系；

確定所述儲能介質的球體直徑和所述孔洞的深度之間的比值，與摩擦系數之間的關系；

定義熱力學-流動綜合系統S，以S作為確定所述孔洞的直徑與深度的綜合性指標,推算出所述儲能介質的球體直徑和所述孔洞的直徑之間的比值、所述儲能介質的球體直徑和所述孔洞的深度之間的比值和熱力學-流動綜合系統S之間的關系；

獲取熱力學-流動綜合系統S最大時，對應的所述儲能介質的球體直徑和所述孔洞的直徑之間的比值，以及對應的所述儲能介質的球體直徑和所述孔洞的深度之間的比值。