[发明专利]一种控温式化学放热器及其系统

说明书

本发明公开了一种控温式化学放热器，包括放热器本体、换热介质进口、换热介质、盘管、保温绝热层、蓄热材料和废料出口；所述的放热器本体最外层设置保温绝热层，中心部位设置盘管，所述的蓄热材料层状均匀布置在放热器本体内部，所述的放热器本体的顶部和下方分别设置换热介质进口和废料出口。一种控温式化学放热器系统，包括控温式化学放热器、温度传感器、温度控制器、流量计和PID控制器。本发明针对不同功率需求的放热器，按照所提出的设计方法估算出化学蓄热材料用量，并将化学蓄热材料以层状均匀的布置在容器中。通过对热释放过程进行控制，实现经济的热能存储和安全的使用。

技术领域

本发明涉及一种控温式化学放热器及其系统，属于热能存储与释放利用领域。

背景技术

与显热蓄热和相变蓄热相比较，化学蓄热具有蓄热密度高、应用温度范围广、工质数量多、可靠储存等特点，具有潜在的发展潜力。利用化学蓄热方法进行储热的前提是:（1）蓄热密度大；(2) 可逆性良好；(3) 吸、放热化学反应速度快；(4) 重复操作对反应生成物分离和副反应没有影响；(5)反应物和生成物无毒、不易燃、无腐蚀或腐蚀可控；(6)成本低，经济性能好。

化学蓄热是人们目前所致力发展的一项技术，实现化学放热容器的自动化控制是努力追求的目标。现有的蓄热装置只是简单的实现了能量的储存与释放，并没有实现放热过程的自动控制，因此，设计可控的化学放热容器具有现实意义。

在太阳能领域，采用水合盐蓄热，可以实现太阳能中、低温的跨季节储存。由于其化学反应过程中物相从固态转变为液体，因而需要综合考虑化学反应和物理变化，对热释放过程进行控制，实现经济的热能存储和安全的使用。

在工业余热领域，采用水合盐蓄热，可以实现热能中、低温的长期储存。同样，由于其需要从固态转变为液体的化学反应，也需要对其加以控制释放，实现余热的经济、安全使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种控温式化学放热器及其系统，实现化学蓄热的安全恒温释放。本发明针对不同功率需求的放热器，按照所提出的设计方法估算出化学蓄热材料用量，并将化学蓄热材料以层状均匀的布置在容器中。换热管采用盘管方式通过水流将热量带出，而放热时采用另一套水的均布器或多孔管均匀埋设在化学蓄热材料中，将水导入待反应的化学蓄热材料中。在换热管路中接有温度传感器，按照换热管路的设定温度控制接有PID的放热水路的电磁阀的进行进水量控制，即可实现恒温放热。

本发明的实现过程如下：

一种控温式化学放热器，包括放热器本体、换热介质进口、换热介质、盘管、保温绝热层、蓄热材料和废料出口；所述的放热器本体最外层设置保温绝热层，中心部位设置盘管，所述的蓄热材料层状均匀布置在放热器本体内部，所述的放热器本体的顶部和下方分别设置换热介质进口和废料出口。

所述的盘管可以折叠分布、盘旋分布或折叠与盘旋混合分布。

所述的换热介质进口设置均布器或多孔管。

所述的均布器由开有小孔的相同直径的圆管均匀布置。

一种控温式化学放热器系统，包括控温式化学放热器、温度传感器、温度控制器、流量计和PID控制器，温度传感器置入换热介质管路中，通过换热介质温度的具体数值判断换热介质的进入量。

所换热器水设定的温度T、恒温时间t、功率p、蓄热材料的量m和水流量Q按照下式控制，

m = 1.3pt/d + 0.5ptCDT/d2

Q = 0 ~ 1.2 p/d

DT = 10 + T - T0