[发明专利]一种相变蓄能制热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制热取暖器，尤其是涉及一种利用天然环境热源、使用材料相变功能的蓄能制热装置。

背景技术

目前公知的制热取暖器，除了直接使用燃材燃烧生热的原始方法外，大多使用特定的蓄热材料（如热水袋、电热宝、电热毯等），将电能、化学能等能源生成的热量以一定的形式、以特定的条件贮存起来，并在特定的条件下加以释放和利用，实现热量供应与人们需要一致性的目的。这种制热取暖方式具有操作简单、成本低的优点，且蓄热材料在储存和释放热量时，材料自身只发生温度上的变化，而不发生其他的任何化学变化和物理变化，环保卫生。但公知的制热取暖器也存在着以下缺陷：

⑴ 蓄热材料在释放能量时温度发生连续变化，不能保持恒温，无法达到控温的目的。

⑵ 蓄热密度较低，蓄热材料与容纳蓄热材料的容器的体积庞大，应用价值不是很高。

⑶ 需要电能、化学能等现有能源的支持，需消耗一定的资源，物质依赖性强。

如此等等，不一而足，从而影响到公知制热取暖器的使用功能、应用范围及社会经济价值。

 

发明内容

本发明的目的，在于克服公知制热取暖设备功能单一、适应性不强、依赖性大等缺陷，向公众提供一种独特的相变蓄能制热装置，该装置除了能够像公知的制热取暖器一样提供一定量的热能之外，还具有蓄热密度大、设备体积小、无需能源消耗、易于管理、操作灵便等优点，而且装置在蓄热放热过程中温度近似恒定，以此可以用来控制整个体系的温度。

本发明技术方案所依据的有太阳能热幅射、物体吸热蓄能、物体相变制热等原理。

⑴ 太阳能热幅射原理──太阳能热幅射与光幅射一样，均是以电磁波形式出现；太阳的热能转换成电磁波并传播出去。当物质接受电磁波后，又转换成热的形式。在单位时间内从单位面积上放射出来的热量称为放射力（幅射力）；在单位时间内，从单位面积上通过单位立体角放射出去的热量，称为放射强度。阳光放射到物体表面的能量中，一部分被表面反射，一部分被表面吸收，剩下的部分则透过该物体；对于固体和液体而言，能量透过的比率几乎为零。能够全部吸收入射能的物体，称为黑体。

⑵ 物体吸收阳光热量原理──物体吸收阳光幅射热量的大小，与物体表面的面积、颜色有关。其中，物体表面的面积越大，物体吸收热量的效能越高，物体表面的面积越小，物体吸收热量的效能越小；物体表面的颜色越深，物体吸收热量的效能越大，物体表面的颜色越浅，物体吸收热量的效能越小；当物体颜色接近透明时，阳光幅射热量几乎穿透而过；当物体颜色接近镜面时，阳光幅射热量几乎被反射殆尽；当反射的阳光聚集在某一区域时，该区域的幅射热量高于其它接受阳光均匀幅射的区域。

⑶ 物质相变原理──物质由固态转变为液态，或由液态转变为气态，或由固态直接转变为气态（升华）的物理状态变化现象，称为“相变”，如冰变成水、水化为汽。物质在相变过程中，要从外界环境中吸取热量或释放热量，这种在相变过程中储存或释放的热量，称为“相变热”。物质发生相变的温度范围很窄，物质的物理状态发生变化时，自己的温度在相变完成前几乎维持不变。大量的相变热转移到环境中时，会产生一个宽的温度平台。

⑷ 蓄能材料类型──按蓄热方式分类，蓄能材料一般可分为：显热型、潜热型和化学反应型三大类；其中的潜热型蓄能材料，是指能够利用在相变时的吸热或放热现象、来进行热能储存和温度调节控制的物质材料。物体相变蓄能不仅具有容积蓄热密度大，而且物体在相变蓄热过程中，材料近似恒温，以此可以用来控制物体和周边环境的温度。

⑸ 石蜡相变原理──石蜡是精制石油的副产品，主要由直链烷烃混合而成，可用通式CnH2n+2来表示。在室温下是一种蜡状物质，具有若干适于相变蓄能的优点：较高的熔化潜热、化学性质稳定、自成核特性，有较宽的熔化温度范围、相变较迅速，过冷可忽略、无毒、无腐蚀性；另外，不同烷烃链长度的石蜡的熔点各自不同，其中，如C₁₇H₃₆的熔点是21.4℃，C₁₈H₃₈的熔点是28.2℃，C₃₀H₆₂的熔点是65.4℃，C₄₀H₈₂的熔点是81.5℃。此外，石蜡还有资源丰富、价廉耐用等特点，日常生活中应用较为广泛。