[实用新型]一种基于热管双侧强化的相变蓄热装置

说明书

本实用新型公开了一种基于热管双侧强化的相变蓄热装置，包括外壳、若干个相变单元和多个热管，若干个所述相变单元呈陈列式安装在所述外壳内，任一个相变单元轴向的两端均间隔均匀分布有若干个热管，相邻的所述相变单元之间填充有换热流体，若干个所述相变单元内填充有相变材料。该装置解决了相变装置内、外部传热效率均较低的问题。

技术领域

本实用新型涉及储热设备技术领域，具体涉及一种基于热管双侧强化的相变蓄热装置。

背景技术

相变储能技术因其储热密度大、储热过程几乎恒温、可靠性高以及维护简单等优点，在太阳能利用、余热回收等方面具有独特的优势。但是，在此温度区间内工作的相变装置，存在相变材料导热系数低，相变传热温度小的问题，严重制约了相变储能技术的发展及应用。

为解决上述问题，目前常用的方式是提高相变材料的导热系数，通过将相变材料填充到高导热多孔基材如膨胀石墨、碳泡沫、金属泡沫中，并添加高导热粉末如纳米金属粒子，将相变材料微纳封装等方式实现。除此之外，增大传热面积也是一种有效的方法，上述方法主要是针对相变材料侧传热性能进行强化，不能解决相变装置与外部换热介质传热效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于热管双侧强化的相变蓄热装置，以解决相变装置内、外部传热效率均较低的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于热管双侧强化的相变蓄热装置，包括外壳、若干个相变单元和多个热管，若干个所述相变单元呈陈列式安装在所述外壳内，任一个相变单元轴向的两端均间隔均匀分布有若干个热管，相邻的所述相变单元之间填充有换热流体，若干个所述相变单元内填充有相变材料。

进一步地，若干个所述相变单元包括圆柱形金属壳体和填充在所述圆柱形金属壳体内的相变材料。

进一步地，所述相变材料为脂肪酸类相变材料。

进一步地，所述脂肪酸类相变材料为如癸酸、月桂酸、棕榈酸或石蜡中的一种或多种。

进一步地，所述换热流体为空气、水或烟气。

进一步地，所述圆柱形金属壳体的两端分别与所述外壳两侧壁焊接。

进一步地，所述相变单元轴向的两端均间隔分布的任一个热管的一端穿设于所述相变单元内，另一端浸没于所述换热流体之中。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的基于热管双侧强化的相变蓄热装置，其外壳可采用长方体结构，圆柱形相变单元内置于外壳内并呈陈列式排布，各个圆柱形相变单元之间的孔隙填充换热流体，每一个圆柱形相变单元内填充了相变材料，且在每一个圆柱形相变单元中的上下两个端面插入了多个热管，热管的两端分别与相变材料及换热流体接触，从而实现了热管的双侧的相变材料及换热流体的传热，灵活地将热管嵌入相变材料中增加接触面积，提高强化效果，在具有低温差的换热条件下，能将大量热量从热管蒸发段即温度较高的这一端传递到冷凝端即温度较高的这一端，从而提高相变蓄热装置的传热性能。

(2)本实用新型的工作流程是：蓄热时，圆柱形相变单元内填充了相变材料初始时刻为固态，温度较高的换热流体将热量传热给圆柱形相变单元中的相变材料，相变材料吸热熔化，将热量储存起来。在这一过程中，热管与换热流体接触的一端中的工作介质吸热迅速蒸发，流动到与相变材料接触的另一端并且冷凝放出热量，如此反复循环，热管加速了换热流体向相变材料的热量传递速率。

放热时，圆柱形相变单元内填充了相变材料初始时刻为液态，将热量传热给换热流体，相变材料放热凝固；在这一过程中，热管与相变材料接触的一端中的工作介质吸热迅速蒸发，流动到与换热流体接触的另一端并且冷凝放出热量，如此反复循环，热管加速了相变材料向换热流体的热量传递速率。

附图说明