專利名稱：復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于相變儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置。
背景技術(shù)：
[0002]在太陽(yáng)能熱利用、工業(yè)余熱回收、采暖及空調(diào)等眾多能源利用領(lǐng)域中，為了調(diào)整熱 能供應(yīng)與實(shí)際需求之間的不一致，熱能的儲(chǔ)存是極為關(guān)鍵的一環(huán)。[0003]目前普遍使用的儲(chǔ)熱方式有兩大類顯熱式儲(chǔ)熱和潛熱式儲(chǔ)熱。潛熱式儲(chǔ)熱所依 據(jù)的基本原理是，物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)(熔解)，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)(氣化)，或由固態(tài)直 接轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)(升華)，都會(huì)吸收相變熱；而進(jìn)行逆過(guò)程時(shí)則釋放相變熱。與顯熱式儲(chǔ)熱相 比，潛熱式儲(chǔ)熱有兩大明顯優(yōu)點(diǎn)儲(chǔ)熱密度大，即可以用很小的體積儲(chǔ)存很多的熱能；吸熱 過(guò)程和放熱過(guò)程幾乎是在恒溫條件下進(jìn)行，有利于與熱源和負(fù)載相配合。[0004]在儲(chǔ)熱和放熱的過(guò)程中，必然存在效率損失。尤其是儲(chǔ)熱過(guò)程的后期，由于儲(chǔ)熱介 質(zhì)的蓄熱量增加到一定程度后，以及放熱過(guò)程的后期，由于儲(chǔ)熱介質(zhì)的蓄熱量減少到一定 程度后，傳熱效率降低，導(dǎo)致儲(chǔ)熱裝置的整體利用效率低下。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)相變儲(chǔ)能裝置中的一些工程技術(shù)難題，提供一種能源 利用率高、結(jié)構(gòu)可靠，部件易于制造和安裝，且綜合成本經(jīng)濟(jì)的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其中包含儲(chǔ)熱 罐、罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)、至少兩種不同相變溫度的儲(chǔ)熱介質(zhì)、相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體、控制系 統(tǒng)，所述的至少兩種不同相變溫度的儲(chǔ)熱介質(zhì)密封裝于相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體內(nèi)，將相變儲(chǔ) 熱介質(zhì)封裝體按照罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)形成的工作介質(zhì)流動(dòng)順序以不同相變溫度特性排列， 形成溫度梯度，，從而加大儲(chǔ)熱或者放熱的溫度區(qū)間，實(shí)現(xiàn)大幅提升儲(chǔ)熱或放熱的效率，通 過(guò)所述的控制系統(tǒng)可控制熱量?jī)?chǔ)存和輸出。[0007]所述的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體為球形、圓柱體或者其他幾何體形狀。[0008]所述的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體為儲(chǔ)熱罐本身，工作介質(zhì)流過(guò)排布于相變儲(chǔ)熱介質(zhì)內(nèi) 部的傳熱管道將熱量傳遞給相變儲(chǔ)熱介質(zhì)或者從相變儲(chǔ)熱介質(zhì)吸收熱量，傳熱管道與儲(chǔ)熱 罐連接處嚴(yán)密。[0009]所述的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體內(nèi)注入一定量氮?dú)饣蛘咂渌栊詺怏w。[0010]所述的罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)，包含流動(dòng)導(dǎo)向管或者流動(dòng)導(dǎo)向板，將工作介質(zhì)在儲(chǔ)熱 罐內(nèi)的流動(dòng)分布為上下分層流動(dòng)，或者豎直方向左右分層流動(dòng)，或者徑向分層流動(dòng)，或者多 種流動(dòng)方式組合。[0011]所述的不同相變溫度儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝后按照罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)形成的工作介質(zhì)流 動(dòng)方向排列，其排列順序可按照相變溫度由低到高排列，或者由高到低排列。[0012]所述的儲(chǔ)熱罐由金屬材料制成，其形狀為圓筒形或者立方體形，其布置形式可為 立式或者臥式。[0013]所述的儲(chǔ)熱罐外層包括保溫材料。[0014]所述的儲(chǔ)熱罐包括工作介質(zhì)進(jìn)出口接口，儲(chǔ)熱和放熱的工作介質(zhì)在儲(chǔ)熱罐內(nèi)的流 動(dòng)通道相通或者相互隔絕。[0015]所述的工作介質(zhì)可為水、水蒸氣、煙氣、有機(jī)熱載體油、熔鹽流體或者其他流體。[0016]本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果是通過(guò)將至少兩種不同相變溫度的相變儲(chǔ)熱介質(zhì) 封裝后排列在工作介質(zhì)的流動(dòng)方向，形成溫度梯度，可以提高儲(chǔ)熱工作時(shí)對(duì)工作介質(zhì)的熱 量吸收量，以及在放熱工作時(shí)對(duì)工作介質(zhì)的放熱傳熱量，從而提高儲(chǔ)熱裝置的整體工作效率。[0017]當(dāng)結(jié)合首先被簡(jiǎn)要地描述的附圖參照一下對(duì)本實(shí)用新型的更詳細(xì)的描述時(shí)，本實(shí) 用新型的這些和其他實(shí)施例、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得更加明顯。


[0018]圖[0019]圖示意圖。[0020]圖[0021]圖具體實(shí)施方式
[0022]以下詳細(xì)描述應(yīng)當(dāng)參照附圖閱讀，其中在全部不同的圖中相同的參考標(biāo)號(hào)指代相 同/相似的元件。不一定按比例繪制的附圖示出了選擇的實(shí)施例且并非意圖限制本實(shí)用新 型的范圍。詳細(xì)描述以舉例而非以限制的方式說(shuō)明了本實(shí)用新型的原理。本說(shuō)明書顯然將 使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和利用本實(shí)用新型，并且描述了包括目前認(rèn)為是執(zhí)行本實(shí)用新 型的最佳模式在內(nèi)的本實(shí)用新型的若干實(shí)施例、改型、變型、備選方案和用途。[0023]另外，必須要注意的是，如本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中所用的單數(shù)形式“一”、 “一個(gè)”和“該”包括多個(gè)指稱對(duì)象，除非上下文清楚地另外指出。[0024]本實(shí)用新型公開了復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置的實(shí)施例和變型。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用 新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說(shuō)明。[0025]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本實(shí)用新型復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置的原理示意圖。所述的至少兩 種不同相變溫度的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)11和12封裝于相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體13內(nèi)。所述的相變 儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體13內(nèi)注入一定量氮?dú)饣蛘咂渌栊詺怏w以吸收相變儲(chǔ)熱介質(zhì)11或者12 的體積膨脹變化量。所有的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體13按照工作介質(zhì)流動(dòng)的方向排列，形成不 同溫度的換熱區(qū)，以此形成溫度梯度。熱量輸入工作介質(zhì)31和熱量輸出工作介質(zhì)32的流 動(dòng)由罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)2導(dǎo)向，在本實(shí)施例中，罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)2包括流動(dòng)導(dǎo)向板21、22 和23。所有相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體13和罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)2裝于儲(chǔ)熱罐4內(nèi)部，儲(chǔ)熱罐外 層有保溫層5，可減少儲(chǔ)熱裝置的散熱損失。儲(chǔ)熱罐4上包括熱量輸入工作介質(zhì)31和熱量 輸出工作介質(zhì)32的進(jìn)出口接管41、42、43、44，以及相應(yīng)的閥門45、46、47、48。儲(chǔ)熱罐4上 安裝的溫度測(cè)量?jī)x表62和壓力測(cè)量?jī)x表63將溫度信號(hào)和壓力信號(hào)反饋到控制器61中，控 制器61發(fā)出信號(hào)通過(guò)閥門45、46、47、48控制工作介質(zhì)的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱或者放熱。本圖中所示儲(chǔ)熱罐4的形狀為圓筒形，由金屬材料制成，可選的，儲(chǔ)熱罐4的形狀可制成立方體形。 本圖中所示儲(chǔ)熱罐4的布置形式為立式，可選的，儲(chǔ)熱罐4的布置形式可為臥式。本實(shí)施例 中，熱量輸入工作介質(zhì)31和熱量輸出工作介質(zhì)32在儲(chǔ)熱罐4內(nèi)的流動(dòng)通道相通。[0026]熱量輸入工作介質(zhì)31和熱量輸出工作介質(zhì)32可為水、水蒸氣、煙氣、有機(jī)熱載體 油、熔鹽流體或者其他流體。[0027]請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2顯示了本實(shí)用新型實(shí)施例工作介質(zhì)為管內(nèi)流動(dòng)的復(fù)合型相變儲(chǔ) 熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。所述的至少兩種不同相變溫度的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)11和12封裝于儲(chǔ)熱罐 4內(nèi)。在此實(shí)施例中，罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)2為兩根排布于相變儲(chǔ)熱介質(zhì)11和12內(nèi)部的的蛇 形彎管24、25，熱量輸入工作介質(zhì)31和熱量輸出工作介質(zhì)32分別流過(guò)蛇形彎管24或25， 將熱量傳遞給相變儲(chǔ)熱介質(zhì)11、12或者從相變儲(chǔ)熱介質(zhì)11、12吸收熱量，蛇形彎管24、25 與儲(chǔ)熱罐4連接處嚴(yán)密，防止泄露。本實(shí)施例中，熱量輸入工作介質(zhì)31和熱量輸出工作介 質(zhì)32在儲(chǔ)熱罐4內(nèi)的流動(dòng)通道相互隔絕。[0028]請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例罐內(nèi)流動(dòng)方式為豎直方向左右分層流動(dòng)的 示意圖。本實(shí)施例中，罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)2包括豎直布置的流動(dòng)導(dǎo)向板26、27，將工作介質(zhì) 的流動(dòng)導(dǎo)向?yàn)榘凑肇Q直方向左右分層流動(dòng)。封裝了至少兩種不同相變溫度的相變儲(chǔ)熱介質(zhì) 11和12的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體13排列于流動(dòng)導(dǎo)向板26、27之間。[0029]請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例罐內(nèi)流動(dòng)方式為徑向分層流動(dòng)的示意圖。本 實(shí)施例中，罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)2包括圓筒形的流動(dòng)導(dǎo)向板28和隔板29，將工作介質(zhì)的流動(dòng) 導(dǎo)向?yàn)榘凑請(qǐng)A周徑向方向分層流動(dòng)。封裝了至少兩種不同相變溫度的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)11和 12的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體13排列于流動(dòng)導(dǎo)向板28和儲(chǔ)熱罐4壁面之間。[0030]本實(shí)用新型的公開內(nèi)容是說(shuō)明性的而不是限制性的。根據(jù)本公開內(nèi)容，對(duì)于本領(lǐng) 域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，更多改型變得顯而易見，并且這些改型將歸入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其中包含儲(chǔ)熱罐、罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)、至少兩種不同相變溫度的儲(chǔ)熱介質(zhì)、相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體、控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的至少兩種不同相變溫度的儲(chǔ)熱介質(zhì)密封裝于相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體內(nèi)，將相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體按照罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)形成的工作介質(zhì)流動(dòng)順序以不同相 變溫度特性排列，形成溫度梯度，，從而加大儲(chǔ)熱或者放熱的溫度區(qū)間，實(shí)現(xiàn)大幅提升儲(chǔ)熱或放熱的效率，通過(guò)所述的控制系統(tǒng)可控制熱量?jī)?chǔ)存和輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體為球形、圓柱體或者其他幾何體形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體為儲(chǔ)熱罐本身，工作介質(zhì)流過(guò)排布于相變儲(chǔ)熱介質(zhì)內(nèi)部的傳熱管道將熱量傳遞給相變儲(chǔ)熱介質(zhì)或者從相變儲(chǔ)熱介質(zhì)吸收熱量，傳熱管道與儲(chǔ)熱罐連接處嚴(yán)密。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體內(nèi)注入一定量氮?dú)饣蛘咂渌栊詺怏w。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)，包含流動(dòng)導(dǎo)向管或者流動(dòng)導(dǎo)向板，將工作介質(zhì)在儲(chǔ)熱罐內(nèi)的流動(dòng)分布為上下分層流動(dòng)，或者豎直方向左右分層流動(dòng)，或者徑向分層流動(dòng)，或者多種流動(dòng)方式組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的不同相變溫度儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝后按照罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)形成的工作介質(zhì)流動(dòng)方向排列，其排列順序可按照相變溫度由低到高排列，或者由高到低排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的儲(chǔ)熱罐由金屬材料制成，其形狀為圓筒形或者立方體形，其布置形式可為立式或者臥式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的儲(chǔ)熱罐外層包括保溫材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的儲(chǔ)熱罐包括工作介質(zhì)進(jìn)出口接口，儲(chǔ)熱和放熱的工作介質(zhì)在儲(chǔ)熱罐內(nèi)的流動(dòng)通道相通或者相互隔絕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其特征在于所述的工作介質(zhì)可為水、水蒸氣、煙氣、有機(jī)熱載體油、熔鹽流體或者其他流體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種復(fù)合型相變儲(chǔ)熱裝置，其包含儲(chǔ)熱罐、罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)、至少兩種不同相變溫度的儲(chǔ)熱介質(zhì)、相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體、控制系統(tǒng)，所述的不同相變溫度的儲(chǔ)熱介質(zhì)密封裝于相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體內(nèi)，將相變儲(chǔ)熱介質(zhì)封裝體按照罐內(nèi)流動(dòng)分布系統(tǒng)形成的工作介質(zhì)流動(dòng)順序以不同相變溫度特性排列，形成溫度梯度，從而加大儲(chǔ)熱或者放熱的溫度區(qū)間，實(shí)現(xiàn)大幅提升儲(chǔ)熱或放熱的效率，通過(guò)所述的控制系統(tǒng)可控制熱量?jī)?chǔ)存和輸出。
文檔編號(hào)F28D20/02GK202836293SQ20122046888
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者任松林, 彭志剛 申請(qǐng)人:上海驕英能源科技有限公司, 任松林, 彭志剛