[实用新型]一种相变蓄热器

说明书

本实用新型公开了一种相变蓄热器，包括蓄热器壳体，该蓄热器壳体的顶部及底部分别对应设有载热流体入口和载热流体出口，蓄热器壳体内布置有多根流体流动管束，流体流动管束周边封装有复合相变材料，复合相变材料由多孔介质填充而成，多孔介质的孔隙率沿载热流体流动方向逐渐减小。该相变蓄热器能够使相变蓄热器内部相变材料熔化过程同步，降低过冷或过热问题的出现，同时可有效地利用自然对流对相变过程的促进作用，从而达到提升蓄热器蓄热性能的目的。

技术领域

本实用新型涉及蓄热技术领域，特别是涉及一种采用变孔隙率多孔介质强化蓄热过程的相变蓄热器。

背景技术

蓄热技术是解决能量数量性与时域性差异的最佳手段。目前主要的蓄热方式包括：显热蓄热、潜热蓄热和化学能蓄热。较之显热蓄热、化学能蓄热，潜热蓄热具备以下优势：

1.潜热形式蓄热，能量密度高；

2.蓄放热过程温度稳定，蓄、放热过程能量损失少；

3.相变材料价格低廉，相同容量下相变蓄热器的体积小，装置简单。

但当前相变材料导热系数低，一直是限制相变蓄热广泛应用和发展的最大障碍。采用纯相变材料作为蓄热介质的蓄热器，蓄热过程中，由于温度梯度造成的密度差使液相相变材料存在自然对流，尽管能够促进换热，加快相变蓄热过程速度，但热流体上移，上部熔化快，下部熔化慢，整个相变材料内部温度不均匀，极易造成局部过热或过冷现象。

目前，强化相变蓄热器换热过程的方法主要有：增加扩展表面；多相变材料共用；掺混高导热系数材料；相变材料微囊化封装技术。

将相变材料填充入大孔隙率多孔介质中是一种极佳的改善相变材料蓄热性能的方法，该多孔介质主要为泡沫金属或泡沫碳。一方面金属或碳的高导热系数可以使复合材料较纯相变材料的导热系数得到有效提升；另外，泡沫金属或泡沫碳作为高孔隙率的多孔介质，大面体比也发挥了强化换热性能的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种相变蓄热器，能够使相变蓄热器内部相变材料熔化过程同步，降低过冷或过热问题的出现，同时可有效地利用自然对流对相变过程的促进作用，从而达到提升蓄热器蓄热性能的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种相变蓄热器，包括蓄热器壳体，该蓄热器壳体的顶部及底部分别对应设有载热流体入口和载热流体出口，蓄热器壳体内布置有多根流体流动管束，流体流动管束周边封装有复合相变材料，复合相变材料由多孔介质填充而成，多孔介质的孔隙率沿载热流体流动方向逐渐减小。

研究发现，尽管多孔介质的引入增加了液相相变材料的流动阻力，降低了自然对流流速，弱化了自然对流对相变过程的促进作用，但高导热系数的金属骨架或碳骨架与相变材料的复合能够增大相变过程的有效导热系数，提升蓄、放热热流密度，有效减少蓄、放热时间。但当前均一的孔隙结构并不是促进相变材料换热过程的最佳结构，一方面，尽管孔隙内自然对流弱化，但依然存在，因此必然会造成内部温度不均而出现局部过冷或过热；另一方面，均一的孔隙对液相相变材料的流动阻力一致，未能发挥自然对流最佳的促进作用。

可选的或优选的，孔隙率的变化范围为0.8-0.95。

可选的或优选的，多孔介质为高导热系数的泡沫金属或泡沫碳。

可选的或优选的，泡沫金属由铜、镍、铝或铁制成。

可选的或优选的，泡沫金属由铜、镍、铝或铁的合金制成。

可选的或优选的，蓄热器壳体为耐腐蚀壳体。

可选的或优选的，蓄热器壳体由合金制成并包敷有隔热层。