[發明專利]一種新型多級板式集儲換熱一體相變儲釋熱裝置

有效

• 申請號: 202110728056.9
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113375493B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王偉;帥永;裘俊;侯宜成
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F28F27/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 王海婷

本發明提供了一種新型多級板式集儲換熱一體相變儲釋熱裝置，包括外殼和儲熱結構，儲熱結構設置在外殼內，在儲熱結構外側與外殼的四個殼板之間分別設有一層保溫板，儲熱結構包括多級板式模塊化相變單元和若干換熱盤管；多級板式模塊化相變單元和若干換熱盤管之間上下交替布置，每級板式相變單元的前后兩側均與外部連通，相鄰兩個相變儲熱模塊之間設有間隙，若干間隙形成換熱流體區域；在儲熱結構的兩側分別設有左側蓋板和右側蓋板，每層換熱盤管的進出液口依次穿過右側蓋板、右側保溫板和右側的殼板；在換熱流體區域和換熱盤管內通入不同種類換熱流體。本發明結構簡單，換熱效率高，適用溫度范圍廣，設備熱容量可調節，能同時進行儲釋熱操作。

技術領域

本發明屬于儲熱設備技術領域，尤其是涉及一種新型多級板式集儲換熱一體相變儲釋熱裝置。

背景技術

儲熱技術是以儲熱材料為媒介將太陽能光熱、地熱、工業余熱、低品位廢熱等熱能儲存起來，可以有效解決時空分布不均或能源供給與需求間不匹配所帶來的問題,最大限度地提高整個系統的能源利用率、降低能源利用成本而逐漸發展起來的一種技術。儲熱技術對構建“清潔低碳、安全高效”的現代能源產業體系，助力實現碳達峰、碳中和，推進我國能源行業供給側改革、能源生產和利用方式變革具有重要戰略意義。

儲熱技術主要分為顯熱、潛熱(相變)和熱化學三種形式。顯熱儲熱具有儲熱密度小、技術簡單、原料來源廣泛、價格低廉的特點受到大規模應用；相變儲熱具有較高的儲熱密度、穩定的相變溫度，將陶瓷與相變材料復合，即顯熱-潛熱的結合，可以進一步提高儲熱密度、減小儲熱系統體積，該技術目前處于中試階段；熱化學儲熱具有儲熱密度大、儲熱時間長，但是技術不成熟、難度大，該技術目前處于初級研究階段。然而，相對于目前儲能需求的快速發展和國家對儲能技術的重視，儲熱技術的發展速度較為緩慢，相變儲熱技術還無法進行大規模的應用。其中，相變儲釋熱裝置是儲熱系統的核心設備，目前相變儲釋熱裝置較多采用殼管式結構和堆積床式結構。殼管式結構常采用蛇形或螺旋形結構，導致整體儲熱裝置流阻較大，也帶來換熱管的制造、安裝、固定等工藝較復雜的問題，制造成本較高；相比而言堆積床式結構具有結構簡單，儲存成本低以及用于較寬的溫度范圍等優點，同時可與太陽能集熱系統以及熱發電系統等相結合。然而，無論管殼式結構還是堆積床式結構，兩種相變儲釋熱裝置的額定儲熱量一定，熱容量不可調，適用范圍具有一定局限性，當熱源參數(溫度和流量)變化較大時，往往需要重新設計儲熱裝置。因此，需要研發一個同時進行集儲放熱一體的相變儲釋熱裝置，并且儲熱量可以調節，裝置結構簡單，可以滿足不同應用場景的儲釋熱需求，為可再生能源與大規模儲熱、工業余熱回收、電網調峰、建筑節能等領域提供有力的支持。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種新型多級板式集儲換熱一體相變儲釋熱裝置，結構簡單，換熱效率高，適用溫度范圍廣，設備熱容量可調節，且能同時進行儲釋熱操作。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種新型多級板式集儲換熱一體相變儲釋熱裝置，包括外殼和儲熱結構，所述的外殼為由上下左右四個殼板組成的框型結構，所述的儲熱結構設置在外殼內，且在儲熱結構外側與外殼的四個殼板之間分別設有一層保溫板，所述的儲熱結構包括多級板式模塊化相變單元和若干換熱盤管；

多級板式模塊化相變單元和若干換熱盤管之間上下交替布置，每一級板式模塊化相變單元均包括若干相變儲熱模塊、上密封蓋板和下密封蓋板，若干相變儲熱模塊固定在上密封蓋板和下密封蓋板上，在每級板式模塊化相變單元的左右兩側各分別設有一可拆卸的側密封蓋板，每級板式模塊化相變單元的前后兩側均與外部連通，且相鄰兩個相變儲熱模塊之間設有間隙，若干間隙形成換熱流體區域；

在儲熱結構的左右兩側分別設有左側蓋板和右側蓋板，每層換熱盤管的進液口和出液口依次穿過右側蓋板、右側保溫板和右側的殼板設置；在換熱流體區域和換熱盤管內通入不同種類換熱流體。

進一步的，儲熱結構的最上層和最下層均為板式模塊化相變單元。