一種經(jīng)濟(jì)型砂粒蓄熱包塊、制備方法及用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種經(jīng)濟(jì)型砂粒蓄熱包塊、制備方法及用途。屬于太陽能利用、廢熱循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，石油、天然氣、煤炭等化石能源的快速消耗，能源供需矛盾的日益加劇，國家能源安全問題凸顯。太陽能利用、工業(yè)廢熱乃至家庭廢熱的循環(huán)利用，成為了節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域研宄的熱點。目前研宄較多的是相變蓄熱技術(shù)，雖然蓄熱量較大，但也存在相變蓄熱材料成本較高，難以大面積推廣的問題。對家庭熱管理來說，除了空調(diào)、熱力集中供暖系統(tǒng)、地暖等高能耗的成熟技術(shù)和太陽能熱水器之外，光伏發(fā)電尚處于起步階段，成本很高，需靠政府補(bǔ)貼才能推廣，缺乏低成本太陽能蓄熱供熱技術(shù)。
[0003]對家庭或飯店炒菜來說，經(jīng)常遇到的麻煩是，冷天氣因為熱菜品和室溫之間溫差很大，前面炒的熱菜一會兒就涼了，全部炒完或者客人晚到的時候菜品就涼了，又需用微波爐去熱，浪費電能，還影響菜品鮮味和口感。另外冬天很多家庭用熱水袋暖被窩，經(jīng)常發(fā)生熱水泄漏，弄濕被窩之外，還引起燙傷，存在安全隱患。
[0004]針對以上問題，為了降低太陽能、廢熱利用的蓄熱成本，本發(fā)明按就地取材原則，開發(fā)基于資源特別豐富、物美價廉的砂粒作為蓄熱體的新技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開了一種經(jīng)濟(jì)型太陽能利用和廢熱循環(huán)利用的技術(shù)方案，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單的砂粒蓄熱包塊，并公開了其制備方法和用途。
[0006]所述經(jīng)濟(jì)型砂粒蓄熱包塊、制各方法及用途，其特征在于包塊由外殼底部1、蓄熱砂粒2、外殼上蓋3和、或?qū)釀?、防護(hù)袋組成，包塊中的蓄熱砂粒為河砂、湖砂、山砂、海砂、沙漠砂、人工砂、礦砂、石英砂、金剛砂中的至少一種。優(yōu)選的方案是外殼上蓋帶有接口 4。
[0007]所述蓄熱砂粒雖然單位質(zhì)量的蓄熱量不如相變蓄熱材料，比熱小于水，但密度較大，升溫較快，生態(tài)環(huán)保，安全節(jié)能，作為低成本蓄熱體，經(jīng)濟(jì)耐用，便于攜帶、清洗與消毒，適合化工、熱電、建筑、餐飲等行業(yè)采用，市場前景廣闊。
【附圖說明】
[0008]圖1長方體砂粒蓄熱包塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2圓柱體砂粒蓄熱包塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]1、外殼底部2、蓄熱砂粒3、外殼上蓋4、接口
【具體實施方式】
[0011]具體來說，上述蓄熱砂粒的粒度為20nm-100mm，較好的粒度為3 ym-30mm，最好的粒度為20 μ m-5mm。綜合考慮市售天然砂、人工砂、礦砂、石英砂、金剛砂等的實際粒度、導(dǎo)熱能力、原料和粉碎加工成本等因素，確定適宜的砂粒粒度。一般來說，導(dǎo)熱性差的砂?；蚴惺奂?xì)顆粒成本不高的砂粒，采用較小粒度，改善蓄熱性能，提高蓄熱供熱速度。
[0012]所述蓄熱砂粒，當(dāng)不含金剛砂的蓄熱砂粒單獨蓄熱時，優(yōu)選搭配導(dǎo)熱劑使用快速蓄熱放熱，所述導(dǎo)熱劑為石墨、碳纖維、碳粉、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、金屬粉中的至少一種，可以是無孔或多孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱劑粉末。所述金屬粉是指導(dǎo)熱性好、價格不太高的鋁、銅、鐵、硅粉及其合金的粉末，優(yōu)選銅粉、鋁粉、硅粉。
[0013]所述導(dǎo)熱劑用量為整個蓄熱砂粒質(zhì)量的0.1_30%，優(yōu)選的用量為0.3-20%，最好的用量為0.5-15%。視導(dǎo)熱劑導(dǎo)熱性能和價格確定用量，如石墨、碳纖維、氮化鋁、金屬粉等用量可以較少，比如0.1_5%，而氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅等可以用量可加一些，如3-30%。
[0014]所述包塊的外殼材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、合金、塑料、橡膠、木、竹、陶瓷、玻璃中的一種，優(yōu)選的外殼材質(zhì)為鍍層碳鋼、不銹鋼、鋁、合金、陶瓷、防曬導(dǎo)熱塑料或橡膠中的至少一種，可以是復(fù)合材料?？梢允峭该鞯乃芰稀⑾鹉z或玻璃，淺色砂粒最好搭配深色導(dǎo)熱劑使用；也可以是不透明的金屬、合金，優(yōu)選的方案是進(jìn)行金屬表面黑化處理減少反射，或涂黑度較大的深色，利于輻射蓄熱。
[0015]優(yōu)選的外殼方案是上蓋帶有接口，可以抽真空或充氮氣、氬氣或氦氣等惰性氣體，那些容易被空氣氧化的導(dǎo)熱劑使用壽命就能大為提高。外殼可以是單層或帶真空夾層的雙層，還可以倒圓角增加安全性。
[0016]同時，本發(fā)明公開了砂粒蓄熱包塊的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0017]I)將河砂、湖砂、山砂、海砂、沙漠砂、人工砂、礦砂、石英砂、金剛砂中的至少一種，洗凈，粉碎和、或過篩，得到指定粒度的蓄熱砂粒；
[0018]2)將所述指定粒度的一種或多種蓄熱砂粒，和、或?qū)釀?，通過攪拌、研磨或球磨等方法混合均勻，裝入蓄熱砂粒外殼內(nèi)密封制得砂粒蓄熱包塊；
[0019]和、或3)當(dāng)有容易被空氣氧化的導(dǎo)熱劑存在時，通過外殼上帶有的接口抽真空或充氮氣、氬氣或氦氣等惰性氣體，然后密封保護(hù)，制得砂粒蓄熱包塊。
[0020]為了說明本發(fā)明如何實施，公開上述方法制得的砂粒蓄熱包塊的用途，包括但不限于這些用途。
[0021]該砂粒蓄熱包塊可作為廉價的太陽能蓄熱體使用，在屋頂、陽臺、車上、空地、海上等很多場所蓄集太陽能。優(yōu)選的方案是將砂粒蓄熱包塊放在充滿陽光的密閉透明容器內(nèi)，底部墊泡沫等絕熱保溫墊塊，減少對流、傳導(dǎo)散熱，提高蓄熱效果。
[0022]該砂粒蓄熱包塊可作為高溫爐、燃?xì)庠畹扔休椛渖峄驈U熱的場所，達(dá)到減少輻射散熱、改善工作熱環(huán)境，同時蓄集熱能的目的。對于高溫爐、燃?xì)庠钏闹艿葴囟容^高的場所，優(yōu)選的外殼材質(zhì)是耐高溫的不銹鋼或陶瓷，以便損壞外殼。
[0023]對家庭或飯店炒菜來說，經(jīng)常遇到的麻煩是，冷天氣因為熱菜品和室溫之間溫差很大，前面炒的熱菜一會兒就涼了，等全部炒完或者客人晚到的時候，又需用微波爐去熱，浪費電能，還影響菜品鮮味和口感。本發(fā)明提供的砂粒蓄熱包塊蓄熱后，可作為保溫箱、保溫桶中的熱菜、熱面包等食品熱損失的主動補(bǔ)償熱源，使熱食品與存放環(huán)境之間的溫差大幅降低，保溫時間大大延長。
[0024]砂粒蓄熱包塊蓄熱后，可作為沙浴理療床的熱源，可以加熱洗碗水提高洗滌效率。
[0025]還可以替代熱水袋暖被窩、暖手、暖腳、溫肚子，優(yōu)選的方案是包塊外殼的外面包覆無紡布或塑膠的防護(hù)袋(未在圖中畫出)，間接接觸皮膚，達(dá)到防燙或防油、防塵的目的。
[0026]砂粒蓄熱包塊蓄熱后，可作為反應(yīng)原料預(yù)熱、化學(xué)反應(yīng)器或設(shè)備管道的輔助熱源，降低能耗。
[0027]作為上述用途時，當(dāng)體系需熱量較多時，優(yōu)選的方案是準(zhǔn)備2個以上的砂粒蓄熱包塊，交替使用，至少有一個蓄熱，至少有一個能供熱。
[0028]本發(fā)明不局限于上述為了說明實施方法的方案，任何在本發(fā)明方案啟示下，作出的形狀、結(jié)構(gòu)、組成的近似改良方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種經(jīng)濟(jì)型砂粒蓄熱包塊、制備方法及用途，其特征在于包塊由蓄熱砂粒、外殼和、或?qū)釀?、防護(hù)袋組成，包塊中的蓄熱砂粒為河砂、湖砂、山砂、海砂、沙漠砂、人工砂、礦砂、石英砂、金剛砂中的至少一種。
2.—種砂粒蓄熱包塊，其特征在于蓄熱砂粒的粒度為20nm-100mm，較好的粒度為3 μ m-30mm,最好的粒度為20 μ m-5mm。
3.—種砂粒蓄熱包塊，其特征在于不含金剛砂的蓄熱砂粒單獨蓄熱時，優(yōu)選搭配導(dǎo)熱劑使用快速蓄熱放熱，所述導(dǎo)熱劑為石墨、碳纖維、碳粉、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、金屬粉中的至少一種，導(dǎo)熱劑用量為整個蓄熱砂粒質(zhì)量的0.1_30%，優(yōu)選的用量為0.3-20%，最好的用量為0.5-15%。
4.一種砂粒蓄熱包塊，其特征在于包塊的外殼材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、合金、塑料、橡膠、木、竹、陶瓷、玻璃中的一種，優(yōu)選的外殼材質(zhì)為鍍層碳鋼、不銹鋼、鋁、合金、陶瓷、防曬導(dǎo)熱塑料或橡膠中的一種，最好是外殼上帶有接口，可以抽真空或充氮氣、氬氣或氦氣等惰性氣體，提高導(dǎo)熱劑使用壽命。
5.一種砂粒蓄熱包塊的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)將河砂、湖砂、山砂、海砂、沙漠砂、人工砂、礦砂、石英砂、金剛砂中的至少一種，洗凈，粉碎和、或過篩，得到指定粒度的蓄熱砂粒； 2)將所述指定粒度的至少一種蓄熱砂粒，和、或選定的導(dǎo)熱劑，通過攪拌、研磨或球磨等方法混合均勻，裝入蓄熱砂粒外殼內(nèi)密封制得砂粒蓄熱包塊； 和、或3)當(dāng)有容易被空氣氧化的導(dǎo)熱劑存在時，通過外殼上帶有的接口抽真空或充氮氣、氬氣或氦氣等惰性氣體，然后密封保護(hù)，制得砂粒蓄熱包塊。
6.—種砂粒蓄熱包塊的用途，其特征在于作為太陽能蓄熱體，在屋頂、陽臺、車上、空地、海上蓄集太陽能。
7.—種砂粒蓄熱包塊的用途，其特征在于作為高溫爐、燃?xì)庠钏闹芾脧U熱的蓄熱體，減少輻射散熱，優(yōu)選的外殼材質(zhì)是耐高溫的不銹鋼或陶瓷。
8.—種砂粒蓄熱包塊的用途，其用途在于蓄熱后作為保溫箱、保溫桶中的熱食品提供補(bǔ)償熱損失的熱源，延長保溫時間。
9.一種砂粒蓄熱包塊的用途，其特征在于作為作為沙浴理療床、暖被窩、暖身子的熱源，優(yōu)選的方案是包塊外殼的外面包覆無紡布或塑膠的防護(hù)袋，間接接觸皮膚，達(dá)到防燙或防油、防塵的目的。
10.一種砂粒蓄熱包塊的用途，，其用途在于作為反應(yīng)原料預(yù)熱、化學(xué)反應(yīng)器或設(shè)備管道的輔助熱源。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種經(jīng)濟(jì)型砂粒蓄熱包塊、制備方法及用途。屬于太陽能利用、廢熱循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域。它由蓄熱砂粒、外殼和、或?qū)釀⒎雷o(hù)袋組成。不僅資源豐富，物美價廉，而且結(jié)構(gòu)簡單，蓄熱快，清潔干爽，便于攜帶、清洗與消毒，生態(tài)環(huán)保，安全節(jié)能，適合工廠、實驗室、辦公室、住宅、飯店等場所采用，市場前景廣闊。
【IPC分類】B01J19-00, F24C15-34, F28D20-00, A61H33-04, F24J2-34
【公開號】CN104764351
【申請?zhí)枴緾N201510134548
【發(fā)明人】李也蔚
【申請人】李也蔚
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月26日