[发明专利]基于交变磁场的强制对流固-液相变储热装置及运行方法

权利要求书

1.基于交变磁场的强制对流固-液相变储热装置，其特征在于，包含储热壳体、第一交变磁场模块、第二交变磁场模块、第一旋转模块、第二旋转模块和换热模块；

所述储热壳体为密闭壳体，其内填充有相变材料；

所述第一交变磁场模块、第二交变磁场模块分别设置在储热壳体两侧，均包含电源单元、电磁线圈和双刀双掷开关，其中，电源单元通过双刀双掷开关和电磁线圈串联构成闭合电路，电磁线圈在电源单元的作用下由双刀双掷开关控制形成交变磁场；

所述第一旋转模块、第二旋转模块均设置在储热壳体中，均包含固定杆和若干旋转件；

所述旋转件包含旋转轴、第一旋转轴承、第二旋转轴承、以及2M个金属叶片，M为大于等于2的自然数；第一旋转轴承、第二旋转轴承的内圈分别和旋转轴的两端同轴固连，其中M个金属叶片周向均匀的设置在第一旋转轴承的外圈上，另外M个金属叶片周向均匀的设置在第二旋转轴承的外圈上；

所述若干旋转件的旋转轴等距平行设置在所述固定杆上、且旋转轴在其中点处和所述固定杆垂直固连；

所述第一旋转模块、第二旋转模块的固定杆平行设置在所述储热壳体内，和所述储热壳体内壁固连；

所述第一交变磁场模块、第二交变磁场模块分别用于产生驱动第一旋转模块、第二旋转模块中旋转件转动的交变磁场；

所述换热模块包含传热流体管道，所述传热流体管道外壁和所述储热壳体的外壁紧贴，且传热流体管道外壁、所述储热壳体的外壁在该紧贴处均采用导热材质制成。

2.根据权利要求1所述的基于交变磁场的强制对流固-液相变储热装置，其特征在于，所述旋转件的金属叶片由铁、钴或镍制成。

3.根据权利要求1所述的基于交变磁场的强制对流固-液相变储热装置，其特征在于，所述第一旋转模块、第二旋转模块中旋转件的个数均为6个，M取6。

4.根据权利要求1所述的基于交变磁场的强制对流固-液相变储热装置，其特征在于，所述相变材料采用结晶水合盐、石蜡、脂酸类中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的基于交变磁场的强制对流固-液相变储热装置，其特征在于，所述第一旋转模块、第二旋转模块中的旋转轴、固定杆均采用导热材质制成，以加强换热。

6.基于权利要求1所述的基于交变磁场的强制对流固-液相变储热装置的换热方法，其特征在于，包含以下步骤：

储热的强化方法为：

高温的传热流体通过传热流体管道的入口流入传热流体管道，将热量传递给储热壳体内的相变材料后，从传热流体管道的出口流出；储热壳体和传热流体管道紧贴处的相变材料吸收热量后熔化为液态，储存热量；控制第一交变磁场模块、第二交变磁场模块的双刀双掷开关使其产生相应的磁场，使得第一旋转模块、第二旋转模块中各个旋转件转动，且第一旋转模块中旋转件的转动方向和第二旋转模块中旋转件的转动方向相反，带动液态的相变材料移动、使相变材料流速增大，产生强制对流，生成环流，将热量由储热壳体和传热流体管道紧贴处携带至相变材料的固-液相变界面，加速相变材料中固相相变材料的熔化；同时，第一旋转模块、第二旋转模块中的旋转件不断输运高温熔化的液相相变材料，使得相变材料区域的温度分布均匀；

放热的强化方法为：

低温的传热流体通过传热流体管道的入口流入传热流体流道，储热壳体内相变材料的热量传递给传热流体后，获得热量的流体从传热流体管道的出口流出；储热单元和传热流体管道紧贴处的相变材料首先放出热量给传热流体后凝固为固态；控制第一交变磁场模块、第二交变磁场模块的双刀双掷开关使其产生相应的磁场，使得第一旋转模块、第二旋转模块中各个旋转件转动，且第一旋转模块中旋转件的转动方向和第二旋转模块中旋转件的转动方向相反，带动液态的相变材料移动、使相变材料流速增大，产生强制对流，生成环流，将热量由储热壳体内携带至相变材料的固-液相变界面，加速了相变材料中液相相变材料的凝固；同时，第一旋转模块、第二旋转模块中的旋转件不断输运高温熔化的液相相变材料，不断将温度传递给低温处，也使得相变材料区域的温度分布均匀。