[实用新型]一种热管辅助强化换热的相变蓄热胶囊及相变蓄热装置

说明书

本实用新型公开一种热管辅助强化换热的相变蓄热胶囊及相变蓄热装置。本实用新型首先公开了热管辅助强化换热的相变蓄热胶囊，包括：壳体；两端均贯穿并延伸至壳体外的热管对，所述热管对包括由接头对接在一起的两根热管，所述接头处于壳体内；其中，每根热管包括置于壳体外的第一换热段、置于壳体内的第二换热段及连接第一换热段与第二换热段的绝热段，所述绝热段一部分置于壳体外，对应另一部分置于壳体内；及填充在所述热管对外的所述壳体内的相变蓄热材料。本实用新型还公开了相变蓄热装置。本实用新型相变蓄热胶囊采用热管辅助强化换热，有效改善了相变蓄热胶囊和相变蓄热装置的蓄放热速度，提高蓄放热效果，结构简单、紧凑，便于加工制作。

技术领域

本实用新型涉及蓄热技术领域。更具体地，涉及一种热管辅助强化换热的相变蓄热胶囊及相变蓄热装置。

背景技术

储热技术是热能利用的重要技术。随着太阳能热利用、太阳能热发电、余热回收等技术的不断发展，储热技术作为一种有效改善间歇性热源能量可调度性的技术，日益受到学术与工业界的广泛重视。储热技术主要分为显热蓄热、相变(潜热)蓄热和化学能蓄热三大类。相变蓄热具有蓄热量大、蓄放热温度比较稳定等特点，已经成为蓄热技术发展的重要方向。然而，目前相变蓄热的一个主要不足之处是蓄热与放热过程的时间比较长，蓄放热速率较慢，严重影响热能的及时存储与及时释放。

填充床式蓄热器是大容量相变蓄热装置的主要形式之一，具有较高的蓄放热密度及效率。相变蓄热胶囊是填充床蓄热器的关键部件，其中封装着相变蓄热材料。将一定数量的相变蓄热胶囊堆砌于蓄热器中，形成填充床的蓄热功能区。由于采用封装胶囊技术，换热流体与相变胶囊的接触面积变大，因此蓄放热速率及密度要高于同体积的管壳式蓄热器。但相变材料的低导热率仍是制约填充床蓄热器蓄放热速率的主要原因。

目前，可通过以下几种方法进行强化相变传热：(1)添加翅片结构；(2)添加石墨、金属等高导材料；(3)使用热管技术。添加翅片在一定程度上限制了相变过程中的自然对流，且占据一定空间，对微、小型蓄热装置(如相变胶囊)适用性不高，不适用于填充床蓄热器。金属、石墨等材料的造价高，经济性较差。热管具有快速均温、高导热性、恒温性、热流密度及方向可变性等优势，且强化效果显著，加工难度较小，适用于蓄热胶囊的强化换热。

目前蓄热胶囊的封装方式主要为球形，但球形胶囊与热管结合会使胶囊间的距离增加，蓄热罐的相变胶囊填充率降低，且胶囊堆砌易造成蓄热单元的损坏。因此，需要提供一种新型的相变蓄热胶囊及相变蓄热装置，以提高蓄放热速度。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种热管辅助强化换热的相变蓄热胶囊，其能有效改善蓄放热速度，提高蓄放热效果，且结构简单、紧凑，便于加工制作。

本实用新型的另一个目的在于提供一种包含上述相变蓄热胶囊的相变蓄热装置。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型提供了一种热管辅助强化换热的相变蓄热胶囊，包括：

壳体；

两端均贯穿并延伸至壳体外的热管对，所述热管对包括由接头对接在一起的两根热管，所述接头处于壳体内；其中，每根热管包括置于壳体外的第一换热段、置于壳体内的第二换热段及连接第一换热段与第二换热段的绝热段，所述绝热段一部分置于壳体外，对应另一部分置于壳体内；

及填充在所述热管对外的所述壳体内的相变蓄热材料。

本实用新型中当相变蓄热胶囊处于蓄热过程时，热管置于壳体外的第一换热段为蒸发段，热管置于壳体内的第二换热段为冷凝段；反之，当相变蓄热胶囊处于放热过程时，热管置于壳体外的第一换热段为冷凝段，热管置于壳体内的第二换热段为蒸发段。

进一步，所述壳体为圆柱形壳体，所述热管对沿圆柱形壳体的轴向贯穿并延伸出圆柱形壳体两个圆面的外侧。