[实用新型]一种高温相变储热芯装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高温相变储能技术领域，具体涉及一种高温相变储热芯装置。

背景技术

二十世纪中后期开始,世界经济进入高速发展的新时期，生产的高速发展和人民生活水平的快速提高，导致能源消耗急剧增加，而且很多情况下能源还不能合理利用，从而导致能源的大量浪费，这时就需要有种材料能把能量储存起来，需要时再释放出来加以利用。对热能储存材料的认识及研究仅是近几十年的事情，20世纪30年代以来，特别是受80年代能源危机的影响，贮能的基础理论和应用技术研究在发达国家(美国、加拿大、日本、德国等)迅速崛起并得到不断发展，材料科学、太阳能、航天技术、工程热物理、建筑物空调采暖通风及工业废热利用等领域的相互渗透与迅猛发展为热能储存材料的研究和应用创造了条件。由于相变材料的应用十分广泛，目前已成为一种日益受到重视的新材料。  

相变材料作为一种储能材料可以将这些浪费的能源或自然能源储存起来，并根据不同的需求释放出来，使能源得到合理的利用。其应用领域主要包括太阳能热发电、工业热利用以及余热回收、电力调峰、建筑节能、农业温室、航空航天器材等。其中，太阳能的开发与利用则是其中一种行之有效的储能途径。而太阳能热发电更是最有前途的储能方式之一，近年来在世界许多国家得到了快速的发展。针对太阳能热发电的需求，高温相变储能材料成为日益受到重视的新型材料。

高温相变材料的种类包括一下几种：单纯盐，主要为某些碱金属或碱土金属的氟化物、氯化物以及碳酸盐。金属与合金，比如铝及其合金因其熔化热大，导热性高，蒸汽压力低，是一种较好的蓄热物质。碱，由于其比热高，熔化热大，稳定性强，高温下的蒸汽压力低，价格便宜，也是较好的蓄热物质。混合盐，最大的优点是物质的熔融温度可调，可根据需要将各种盐类配制成100～1000℃温度范围内使用的蓄热物质。氧化物，大部分用作潜在相变材料的氧化物的使用温度很高，熔化热较大。目前，应用较多的是无机盐相变材料作为储热介质，并测试其储热性能。

然而，对高温相变技术的研究，由于高温时材料不稳定性、腐蚀性及测试方法的局限性，使得高温相变技术的应用受到很大限制。比如，高温时无机盐及金属相变材料对容器的腐蚀性很大，减少装置使用寿命；高温时材料可能会挥发或分解，从而腐蚀容器；高温对仪器损伤较大。另外，对于无机盐相变材料，导热性能较差，影响装置的蓄放热性能。因此，设计高效的相变储热装置对高温相变储热技术的研究和应用具有重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服储热量低、储热效率小，无机盐导热、换热性能差的缺点而提供一种操作简单、成本低廉、适合高温储热、蓄放热效率高的高温相变储热芯装置。

本实用新型提供的高温相变储热芯装置，包括储热单元和温控单元，所述的储热单元包括加热元件、耐蚀容器、换热系统及保温结构；其中，耐蚀容器外壁是立方体形，由耐高温不锈钢焊接而成，中心是圆形空心钢管，空心钢管与耐蚀容器内壁之间焊接有不锈钢翅片，高温相变材料置于耐蚀容器中；加热元件在耐蚀容器的空心钢管中间，由里向外传热；换热系统在耐蚀容器外部，与耐蚀容器焊接为具有一定厚度空气层的密封整体，外观上呈立方体状，装置上口对角处设置有换热气体进、出口；保温结构在整个储热单元的外面；所述的温控单元包括热电偶和控温仪，热电偶测温端套有保护管，置于相变材料里面，另一端与控温仪相连。 

进一步，本实用新型中：

所述的高温相变材料为无机盐相变材料的一种或几种，所述无机盐相变材料如氯化锂、碳酸钠或碳酸锂等。

所述的加热元件可为硅碳棒，加热温度达1000℃。

所述的带翅片的耐蚀容器可为耐高温腐蚀不锈钢316L。

所述的换热系统可为气体换热系统。  

所述的保温结构可由耐高温保温材料组成。

所述的热电偶可为K型高温热电偶。

所述的控温仪可采用TCW-32A型控温仪。

与现有技术相比，本实用新型高温相变储热芯装置结构简单，可制成不同的尺寸，使用方便，储热温度高，传热效果好，蓄放热效率高，可模块化使用，设备投资少，原料成本低廉易得，操作简易。

附图说明

图1为本实用新型高温相变储热芯装置的结构示意图。

图2为本实用新型高温相变储热芯装置的横截面图示。

图3为氯化锂做相变材料时的温度—时间曲线。

图4为碳酸钠和碳酸锂混合无机盐做相变材料时温度—时间曲线。

具体实施方式