[发明专利]渐变金属泡沫基相变蓄热装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用刚性传热体技术领域的装置，具体是一种用于房屋保温的渐变金属泡沫基相变蓄热装置。

背景技术

工业的快速发展给环境造成了很大的破坏，空气的污染程度加剧。近年来，国家对节能减排日益重视，如何充分利用现有的清洁能源成了当务之急。太阳能作为一种可广泛利用的清洁能源，在我国陆地上每年接收的辐射总量3.3×10³-8.4×10⁶KJ/m²，相当于2.4×10⁴吨标准煤，但具有季节性、昼夜周期性的缺点。太阳能可被广泛的应用在建筑节能领域。针对太阳能周期性的特点，实现建筑节能要有高效的隔热材料、透光材料、储能材料。而通孔金属泡沫是作为一种新型的多孔材料，它的换热比表面积大（2000-10000m²/m³），相对密度较小（是固体材料的2%-12%），具有良好的换热性能，可被广泛应用在节能减排领域。通孔金属泡沫由金属骨架和蜿蜒的内部连通通道组成。流体在通孔金属泡沫内部流动时，被金属骨架扰动，又由于换热比表面积大，流体和金属泡沫的热量交换很充分，而具有良好的导热能力的金属骨架可以将流体的热量充分的传递出去，所以通孔金属泡沫是一种优良的金属基材料。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101560377A，公开日2009-10-21，记载了一种泡沫基相变复合材料及其制备方法，泡沫金属骨架材料上附有融点大于600摄氏度的相变蓄热材料。但是，该技术未考虑到太阳能的周期性，且只针对高温蓄热领域。上述现有技术主要针对结构均匀的金属泡沫，并不能充分利用金属泡沫的导热能力，总体换热性能较低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于房屋保温的渐变金属泡沫基相变蓄热装置，可以通过调整渐变形貌参数控制蓄放热时间，通过渐变金属泡沫增强相变换热性能，解决了现有蓄热时间换热效率低下、耗材量多、体积大等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种渐变金属泡沫基相变蓄热装置，包括：由两个换热壁面和两个绝热壁面相对设置构成的空腔、烧结于空腔内的内部通孔的稠密程度逐渐变化的渐变金属泡沫和相变材料制备的相变部，其中：渐变金属泡沫的稠密程度沿换热壁面的垂直方从面向室外侧起，向面向室内侧逐渐减小，相变部填充于渐变金属泡沫的内部。

所述的换热壁面的外侧各自分别设有隔热板。

所述的稠密程度渐变是指：孔隙率相同，孔密度沿壁面垂直方向逐渐增大或减小；或者孔密度相同，孔隙率逐渐增大或减小；或者孔密度和孔隙率都相同，构成渐变金属泡沫的材质逐渐变化。

所述的孔密度的变化范围为3PPI—130PPI。

所述的孔隙率的变化范围为0.88—0.98。

所述的材质逐渐变化是指按导热系数从高到低排列的多种金属泡沫。

本发明涉及一种制备上述填充有相变部的渐变金属泡沫的方法，通过熔模铸造法制备得到，其具体步骤包括：

第一步、将孔密度变化范围为3PPI—130PPI、孔隙率变化范围为0.88—0.98的聚氨酯海绵按层叠加粘合成一个整体；然后将其浸入到液体耐火材料中，使耐火材料充满其空隙；

第二步、在耐火材料硬化后加热使聚氨酯海绵气化分解，形成一个复制了聚氨酯海绵结构的三维骨架空间；

第三步、将加入了由相变材料制备的相变部的金属或合金熔融液浇注到此铸型内，待凝固后去除耐火材料就可形成稠密程度渐变的渐变金属泡沫；

当制备材质是按层变化的渐变金属泡沫时，在各层之间加上导热系数高的银铜合金片后，放置高温电炉内加热至银铜合金熔化，然后冷却，最终将各个金属泡沫层烧结在一起。

所述的耐火材料是指：酚醛树脂、莫来石或石膏。

所述的金属是指：铝、铜或镍；所述的合金是指铝、铜或镍中任意两种以上的合金。

本发明通过在换热壁面烧结稠密程度逐渐变化的渐变金属泡沫提高了相变蓄热的蓄热性能，增大了换热比表面积，缩短了蓄热时间更短，延长了放热时间。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为填充有相变部的渐变金属泡沫的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1