[发明专利]基于磁性颗粒的移动式供热分阶段传热性能定向调节系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于磁性颗粒的移动式供热分阶段传热性能定向调节系统及其方法。所述系统应用于移动式供热领域，包括蓄热间、供热间、运输装置、蓄热腔、磁性颗粒、定位丝和径向/轴向磁场发生装置。本发明通过重载装置、蓄热腔和换热管道连续不断地从蓄热腔内吸收工业余热，运输到放热腔后释放热量给用户供热，实现工业余热的跨时空利用，节能减排；通过径向磁场发生装置和磁性颗粒形成径向导热通道，强化吸/放热过程中的相变传热，节省换热时间，提高每天供热次数，缩短投资回收期，降低成本；通过轴向磁场发生装置断开导热通道，减少运输过程中的热量损失，提高有效供热量，进一步降低成本。

技术领域

本发明属于工业余热利用移动式供热技术领域，具体涉及一种基于磁性颗粒的移动式供热分阶段传热性能定向调节系统及其方法。

背景技术

提高能源综合利用效率是工业发展追求的重要目标。跨时空利用钢铁冶金行业、水泥建材行业和石油化工行业等高耗能行业产生的烟气余热、蒸汽余热、废渣余热等大量低品位余热资源是提高能源综合利用效率的有效途径。近年来逐渐兴起的移动式供热技术成为了一种炙手可热的解决方案。

固-液相变材料具有相变过程温度/体积变化小、储能密度大、价格低廉、维护简单、性质稳定等优势，被广泛用作移动式供热技术的储热材料。然而由于适用于中低温区储热的相变材料导热系数很低，导致移动式供热过程中的吸/放热时间过长，降低了每天供热次数，拉长了投资回收期，严重加剧该技术的成本问题。

目前提高相变材料导热系数的主要途径是添加翅片、泡沫金属或纳米颗粒等具有高导热系数的填料。但是移动式供热技术的特殊之处在于运输过程中需要强化保温、减小散热。这一需求和吸/放热过程中强化传热的需求截然相反。因此常规的强化传热方法面临着顾此失彼的窘境。

发明内容

本发明针对上述技术难点，提出了一种基于磁性颗粒的移动式供热分阶段传热性能定向调节系统，在相变材料中添加磁性颗粒，通过径向磁场发生装置和磁性颗粒形成径向导热通道，强化移动式供热系统吸/放热过程中的相变传热，节省换热时间，提高每天供热次数，缩短投资回收期，降低成本；通过轴向磁场发生装置断开导热通道，减少运输过程中的热量损失，提高有效供热量，进一步降低成本。

一种基于磁性颗粒的移动式供热分阶段传热性能定向调节系统，包括供热间、蓄热间、运输装置和蓄热单元；所述的供热间设置有径向磁场发生装置Ⅰ和径向磁场发生装置Ⅱ；径向磁场发生装置Ⅰ和径向磁场发生装置Ⅱ内均设置有用于放置蓄热单元的空间；所述的蓄热间设置有用于放置蓄热单元的空间；所述的运输装置首尾处设置有轴向磁场发生装置，轴向磁场发生装置之间设置有放置蓄热单元的空间；所述的蓄热单元包括蓄热腔Ⅰ和蓄热腔Ⅱ；两个蓄热腔上下叠放设置，两个蓄热腔填充有相变材料，蓄热腔Ⅰ中心设置有换热管道Ⅰ，蓄热腔Ⅱ中心设置有换热管道Ⅱ；两个换热管道通过软管相连；相变材料内分散有磁性颗粒，将蓄热腔沿轴向等间距截取若干截面，沿周向等角度截取若干截面，在两个维度所截取界面的所有交界线上布置有固-固相变材料制成的定位丝，将磁性颗粒的中心点固定在定位丝上，保证磁性颗粒沿径向排布时能够首尾相接，形成径向导热通道，沿轴向分布时，依次错开，无法形成导热通道。

所述系统供热的工作流程包括：在蓄热间内，蓄热腔Ⅰ和蓄热腔Ⅱ内的相变材料通过换热管道Ⅰ和换热管道Ⅱ吸收工业余热，蓄热完成后，经运输装置运至用户处，然后将蓄热腔Ⅰ和蓄热腔Ⅱ送入供热间，相变材料通过换热管道Ⅰ和换热管道Ⅱ给用户供热，供热结束后，蓄热腔Ⅰ和蓄热腔Ⅱ由运输装置运至工厂，送入蓄热间内，再次吸热，如此循环，实现低品位工业余热跨时空利用。