[发明专利]三维肋片结构的固液相变储热取热装置

说明书

本发明提供一种三维肋片结构的固液相变储热取热装置，包括：基管呈管状结构，用于作为载热流体的流通管道；三维肋片机构设置在基管外围，用于在基管内部的载热流体与基管外部的储热介质之间进行等效导热，三维肋片机构包括肋基、纵向肋和环向肋；固定件用于将三维肋片机构可拆卸连接在基管管壁外围。本发明在三维空间方向上合理布置肋片，肋片材料采用高导热系数材料，以保证在储取热过程中，不同位置相变介质的温度变化速率能够接近一致，同时提高相变介质的等效导热系数，提高储取热过程的响应速率，为储取热系统稳定运行提供了保证。

技术领域

本发明涉及储热技术领域，具体涉及一种三维肋片结构的固液相变储热取热装置。

背景技术

在储热技术领域，由于固-液相变储热技术利用了储热材料在固-液互换时的潜热，相比显热储热，相同储热材料、相同质量、相同温升下，可以存储更多的热量，并且对于热源为发生相变的载热流体时，高温载热流体冷凝时释放的潜热应储存在对应储热介质的相变潜热中。同理，对于冷源为发生相变的载热流体时，低温载热流体蒸发过程时吸收的潜热应来自于储热介质的相变潜热。

然而，通常所用相变储热材料导热系数均较低，这样会导致储热过程中靠近热源的相变介质已经被加热至远高于熔点温度，而远离热源的相变介质却任处于凝固状态，并且在固液相界处会出现较大的导热热阻，取热过程反之。

常用的强化传热的肋片型式有：直肋、针肋、环肋以及在此三种肋片基础上改进的肋片，如变截面直肋、变截面针肋、H型环肋、螺旋环肋等。常见的用于传热强化的肋片多用于对流场合，一方面肋片起到扩展对流换热面积的作用；另一方面当流体流过基管时，肋片可破坏粘性底层、增强湍流，进而提高对流换热系数。

常见肋片也可用于显热储热技术中，即储热介质在储取热过程中不发生相变。但常见肋片并不适合用于相变介质储热技术，因为对于针肋和直肋而言，其放射性的布置方式使得随着径向上半径的增加，相变介质质量也随之增加，而这两种肋并没有相应的增加传热面积，也就无法保证对相变介质各区域均匀加热；对于螺旋环肋和H型环肋而言，这两种肋虽然实现了随着径向上半径的增加，相应的增加了传热面积，但是单一维度上对传热面积的增加仍不能实现对相变介质各区域均匀加热。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维肋片结构的固液相变储热取热装置，在三维空间方向上合理布置肋片，肋片材料采用高导热系数材料，以保证在储取热过程中，不同位置相变介质的温度变化速率能够接近一致，同时提高相变介质的等效导热系数，提高储取热过程的热响应速率，为储取热系统稳定运行提供了保证。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种三维肋片结构的固液相变储热取热装置，所述储热取热装置包括：

基管，所述基管呈管状结构，用于作为载热流体的流通管道；

三维肋片机构，所述三维肋片机构设置在所述基管外围，用于在所述基管内部的载热流体与所述基管外部的储热介质之间进行等效导热；

固定件，所述固定件可拆卸地将所述三维肋片机构固定在所述基管的管壁外围。

在如上所述的三维肋片结构的固液相变储热取热装置，优选，三维肋片机构包括：

肋基，所述肋基用于所述基管与所述三维肋片机构之间的热量传导；所述肋基内表面与所述基管外表面接触连接，所述肋基外表面固定连接有纵向肋；

纵向肋，所述纵向肋设置在所述肋基外表面并沿所述基管径向方向向外延伸；

环向肋，所述环向肋设置在所述纵向肋末端区域，用于增加所述三维肋片机构与所述储热介质之间的传热面积。

在如上所述的三维肋片结构的固液相变储热取热装置，优选，纵向肋有多个，多个所述纵向肋在所述肋基外表面上均匀分布。