CN103363690B - 一种热容换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热容换热装置，由内外布置的第一壳和第二壳、换热介质和热容介质组成；所述第一壳与第二壳之间的空间的全部或部分充有热容介质，外部的能量通过所述热容介质传递至换热介质，完成换热装置的热量收集。该热容换热装置具有广泛的使用范围，可以应用于槽式光热、菲涅尔阵列光热、碟式光热或塔式光热集热器太阳能热利用领域；具体应用于直接蒸汽发生、导热油及融盐体系中，且还可以应用于锅炉加热及对储热系统的热量输入及输出应用领域，良好地克服对应应用领域中多种常规技术难以克服的技术问题。

Description

一种热容换热装置

技术领域

本发明涉及一种应用于太阳能热利用领域的热容换热装置。

背景技术

随着太阳能等可再生能源利用在全世界蓬勃发展，太阳能聚热发电（CSP）逐步为人们所认识，在CSP体系中，吸热传热部分具有非常重要的地位。太阳能的集热系统中的换热介质，目前主要采用导热油为传热工质，经导热油-蒸汽换热器后产生蒸汽驱动常规蒸汽轮机带动发电机组发电。由于目前的导热油工作温度必须控制在400℃以内，超出这一温度将会导致导热油裂解、粘度提高以及传热效率降低等问题；目前国际太阳能集热技术的换热介质的替代品有熔融盐类材料，例如意大利的ENEA研究的熔盐介质集热器，熔盐介质结晶点较高，大多在230至260℃左右，目前也仍有诸多困难，例如运行过程中可能局部的温度过高，导致熔盐分解，夜晚集热器内部的熔盐需要加热循环以避免冷凝，控制异常复杂，维持该系统需要耗费大量电能，增加了电厂的自耗电，所以当前熔融盐主要用于热储能。

用水直接作为换热介质的直接蒸汽发生（DSG）技术已经试验多年，该技术与蒸汽锅炉受热管道运行原理相似，以水为工质，将低温水自吸热管路一端注入，水在沿管路轴向行进过程中吸热逐渐升温，达到沸点后变为饱和蒸汽，再继续吸热变为过热蒸汽；其中相变过程最为复杂，该过程中两相经历细泡状流型、气塞状流型、气弹状流型、波状分层型和环状流型；在波状分层型过程和区域中，液态的水与饱和气与管壁交替接触，造成管壁温度快速周期性上升和下降，对整个集热器的材料结构强度造成很大影响，甚至损坏；在环状流型过程和区域中，管子上部和蒸汽直接接触，而底部与液态水直接接触，使得该过程和区域的管道上下部温度相差大，发生严重翘曲，缩短集热器管道使用寿命；或者在集热器内部产生蒸汽过程中，遇见云朵移动情况，造成水在受热管内发生沸腾时状态不稳定，存在两相流传输和汽化压力在集热管内不均匀等问题，发生例如水锤、振动、管路材料疲劳破坏现象；另外在饱和蒸汽进入过热蒸汽段，管路受热不均匀时，管壁温差较大，会发生严重弯曲，带来其他损失（如真空密封破坏）；再者现有技术仍然没有解决DSG管道在局部无受热（例如镜场因云朵遮挡引起的局部出现阴影），带来的一系列问题，例如水输入及汽输出流量控制，参数变化的影响。因此该技术仍停留在试验阶段，但只要这些问题能够得以解决，DSG技术就成为成本最低、效率最高的环保安全型太阳能热发电关键技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种可应用于太阳能光热应用领域的热容换热装置。

本发明提供了一种热容换热装置，由内外布置的第一壳和第二壳、换热介质和热容介质组成；所述第一壳与第二壳之间的空间的全部或部分充有热容介质；外部的能量通过所述热容介质传递至换热介质，完成换热装置的热量收集。

进一步地，所述第一壳和第二壳分别为第一金属管和第二金属管。

进一步地，所述热容介质的相变温度点处于换热介质的正常使用温度范围内。

优选地，所述热容介质具有较大的相变潜热。

进一步地，所述换热介质为导热油（导热姆）、熔融盐、水、水-水蒸汽、压缩气体、超临界流体，完成显热或潜热的吸收后流出热容换热装置的外部。

进一步地，所述热容介质为有机盐、无机盐、金属、合金，填充于第一金属管与第二金属管之间的内部空间。

进一步地，所述热容介质为硝酸钾、硝酸钠或其它硝酸盐的单组分或混合盐；碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂或其它碳酸盐的单组分或混合盐；锌、铝、镁、锡金属及合金。

进一步地，所述热容换热装置内部不同的区域，进行不同热容介质的填充，在高温度段实施高温度相变点的热容介质的填充，在低温度段实施低温度相变点的热容介质的填充。

进一步地，所述热容介质内部填充固体材料，调节热容介质的热导率，在热量传输过程中获得合适的热容介质从外到内的温度差。

进一步地，所述填充固体材料为泡沫金属、金属丝、金属片、金属颗粒、陶瓷纤维、陶瓷颗粒、石墨纤维、石墨粉或其它高导热率材料，以降低所述温度差。

进一步地，所述填充固体材料为泡沫玻璃、泡沫陶瓷、玻璃或陶瓷颗粒、玻璃或陶瓷纤维、石材颗粒或其它低导热率材料，以升高所述温度差。

进一步地，所述热容换热装置在不同的热容介质填充段的高温端，布置温度监控器，实施温度监控，保证热容介质的运行安全。

进一步地，所述第二金属管内设置螺旋螺纹、螺旋导流装置、螺旋旋转翅片或螺旋管圈，使换热介质在第二金属管内部实施漩涡流动，获得与换热介质相互接触壁面良好的均温性能。

本发明装置提供的热容换热装置可以应用于槽式光热、菲涅尔阵列光热、碟式光热或塔式光热集热器太阳能热利用领域；以及储热系统热量输入、输出应用领域；还可应用于锅炉加热领域。

本发明装置的热容换热装置在沿换热装置的管路轴向上布置至少一种热容介质，具有特定的相变温度，针对不同换热介质具有不同的作用，例如换热介质为导热油（导热姆）时，所述热容介质可抑制温度快速上升，防止换热介质过热变质，例如外部的热容介质为锌铝合金，其相变温度点处在导热油正常使用温度范围内，具有稍低于导热油裂解温度的相变温度点，如此热容介质直接接收外部的热量，然后再传热至内部的换热介质导热油，而热容介质大部分情况下保持固体状态，当换热装置外部的受热功率突然局部增大或内部的传热突然减少时，过多的热量通过外部的热容介质首先相变吸收，固体融化过程中温度保持在相变温度点，从而保证导热油处于裂解温度以下，避免内部流动的换热介质导热油的高温裂解，延长使用寿命；当换热介质为熔融盐的体系时，选择热容介质的相变温度点处在熔融盐正常使用温度范围内，选择熔点高于熔盐换热介质熔点的热容介质，以保证外部无阳光会聚情时（如夜间），一定时间内（如整夜），当热容介质逐渐凝固的过程中，使换热装置温度维持在热容介质的相变温度点，高于熔盐换热介质的熔点，维持熔盐换热介质处于熔融状态，以便阳光再次会聚时可方便地开始再次流动换热，省去外部设置的电加热体系和融盐循环泵的自耗电；当换热介质为水-水蒸气时，选择热容介质的相变温度点稍高于换热系统工作压力下水-水蒸汽的相变温度，可避免由于汽水两相变化过程中的剧烈状态变化及温度不稳定性引起的管道安全问题；如此该热容换热装置可有效解决绝大部分太阳能集热方面的安全问题。

附图说明

图1a是本发明的热容换热装置结构第一实施例剖视图示意图；

图1b是本发明的热容换热装置结构第一实施例横截面示意图；

图2是本发明的热容换热装置的第二金属管内部螺旋螺纹结构示意图；

图3是本发明的热容换热装置的DSG体系的第二实施例示意图。

具体实施方式  

下面参照附图对本发明的具体实施方案进行详细的说明。

图1a是本发明的热容换热装置结构第一实施例剖视图示意图。热容换热装置，由内外布置的第一壳和第二壳、换热介质4和热容介质3组成； 第一壳与第二壳之间的空间的全部或部分充有热容介质3；外部的能量通过所述热容介质3传递至换热介质4，完成换热装置的热量收集；其中第一壳和第二壳分别为第一金属管1和第二金属管2。图1b是本发明的热容换热装置结构第一实施例横截面示意图。

该系统可以使用于多种换热介质4系统，例如该换热介质4为导热油（导热姆）、熔融盐、水、水-水蒸汽、压缩气体、超临界流体等，完成显热或潜热的吸收后流出热容换热装置的外部。热容介质3为有机盐、无机盐、金属、合金，填充于第一金属管1与第二金属管2之间的内部空间；优选地，所述热容介质3具有较大的相变潜热，具有特定的相变温度点，并且热容介质3相变温度点处于换热介质4的正常使用温度范围内。具体地热容介质3为硝酸钾、硝酸钠或其它硝酸盐的单组分或混合盐；或者热容介质3为碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂或其它碳酸盐的单组分或混合盐；或者热容介质3为锌、铝、镁、锡金属及合金；其中硝酸钾的单组分相变点为334℃，相变焓为95KJ/Kg,在400℃以上温度开始分解；硝酸钠的单组分相变温度点为308℃，相变焓为175KJ/Kg;在380℃温度以上开始分解；目前常见的硝酸盐混合盐体系40wt%硝酸钾+60wt%硝酸钠，相变温度点223℃，相变焓为90KJ/Kg;在550℃以下温度能安全运行；该硝酸盐及混合盐体系与不锈钢或者碳钢材料都具有良好的兼容性，且相变温度与系统运行温度接近，并且材料腐蚀问题很微弱；碳酸钾的单组分相变温度点为899℃，相变焓为202.94KJ/Kg;碳酸钠的单组分相变温度点为856℃，相变焓为280.2KJ/Kg; 碳酸锂的单组分相变温度点为732℃，相变焓为622KJ/Kg; 碳酸锂27wt%+碳酸钾33wt%+40碳酸钠wt%，相变温度395℃，焓差为159.6KJ/Kg，该碳酸盐在800℃情况下上千次循环下对钢材具有很少的腐蚀量，具有与不锈钢和碳钢良好的材料兼容性；锌的单组分相变温度点为419.5℃，相变焓为108KJ/Kg; 铝的单组分相变温度点为660.32℃，相变焓为396.66KJ/Kg; 镁的单组分相变温度点为650℃，相变焓为353.3KJ/Kg,该类合金具有高的相变温度点，且相变焓值较高，在相变温度点附近具有良好的金属材料兼容性;金属锡的相变点温度为231.93℃，相变焓为64.24KJ/Kg。

本发明装置的热容换热装置在沿换热装置的管路轴向上布置至少一种热容介质3，具有特定的相变温度，针对不同换热介质4具有不同的作用，例如换热介质4为导热油（导热姆）时，热容介质3相变温度点具有导热油的正常使用温度范围内，可抑制温度快速上升，防止换热介质4过热变质，例如所述热容介质3为锌铝合金，具有381℃相变点，相变焓138KJ/Kg;或者为锌铝镁合金，具有400℃相变点，相变焓146KJ/Kg;热容介质3通过第二管壁接收外部的热量，然后再传热至内部的换热介质4导热油；换热介质4大部分情况下保持固体状态，当换热装置外部的受热功率突然增大或内部的热量输出功率突然减少时，积存过多的热量通过热容介质3时首先被吸收，将固体的热容介质3相变融化，此时热容介质3温度稳定，处于381℃或者400℃附近，因此所述第一管壁温度相对稳定，不会发生快速升温，能够有时间进行控制调节，避免内部流动的换热介质4导热油的高温裂解，延长使用寿命；当换热介质4为熔融盐的体系时，热容介质3相变温度点处于熔融盐的正常使用温度范围内，可抑制温度快速下降，防止熔融盐冻结，例如布置高于换热介质4熔点的热容介质3，以保证外部无阳光会聚情况下，一定时间内换热装置温度维持在热容介质的相变温度点附近，高于熔盐熔点，换热介质4能处于熔融状态，以便再次流动换热；当换热介质4为水-蒸汽时，热容介质3具有稍高于水-水蒸气相变温度点，可抑制温度快速波动，利用所述热容介质3在相变点附近的巨大热容克服由于换热介质4相变时的不稳定状态所引起的温度剧烈变化、水锤震动等带来的管道安全稳定问题；如此该热容换热装置可有效避免太阳能集热方面的安全问题。

图2是本发明的热容换热装置的第二金属管内部螺旋螺纹结构示意图；在第二金属管2内设置螺旋螺纹5、螺旋导流装置或螺旋旋转翅片或螺旋管圈，使换热介质在第二金属管2内部实施漩涡流动，获得与换热介质4相互接触壁面良好的均温性能。如图2所示，图中只示意了一种实施例，在第二金属管2的管壁内部设置为螺旋螺纹5，该结构能最好地应用于换热介质4为水的系统中，即直接蒸汽产生的系统中（DSG）；该系统运行过程中两相流动经历细泡状流型、气塞状流型、气弹状流型、波状分层型和环状流型；在波状分层型过程和区域中，液态水、饱和气与管壁交替接触，造成管壁温度周期性上升，对整个集热器的结构强度造成很大影响，甚至损坏；在环状流型过程和区域中，管子上部和蒸汽直接接触，而底部与液态水直接接触，使得该过程和区域管道上下部温度相差大，发生严重翘曲，缩短集热器管道使用寿命；另外，也可在第二金属管2的内部设置螺旋螺纹5、螺旋导流装置或螺旋旋转翅片或螺旋管圈，使换热介质在第二金属管2内部实施漩涡流动，获得与换热介质相互接触壁面良好的均温性能，克服严重翘曲等问题。

图3是本发明的热容换热装置的DSG体系的第二实施例示意图。该热容换热装置应用于太阳能集热系统的直接蒸汽发生系统中。该技术虽然已经试验多年，但仍有很多技术问题，如1、管壁圆周温差大，严重翘曲：该系统运行过程中，会经历两相的细泡状流型、气塞状流型、气弹状流型、波状分层型和环状流型；在波状分层型过程和区域中，液态水、饱和气与管壁交替接触，造成管壁温度周期性上升，对整个集热器的结构强度造成很大影响，甚至损坏；在环状流型过程和区域中，管子上部和蒸汽直接接触，而底部与液态水直接接触，使得该过程和区域管道上下部温度相差大，发生严重翘曲，缩短集热器管道使用寿命；2、受热不均，且受热不稳定引起的水锤：在集热器内部产生蒸汽过程中，在遇见云朵移动情况，例如在过热段出现云朵而造成过热段受热功率下降，该区域的集热器外部温度迅速冷却，造成刚过热的蒸汽发生冷凝，后部紧跟的高速运行的蒸汽带动下，水珠冲击管壁或部件造成水锤撞击；或者在换热介质运行时，某点下游为缓慢流动的水，而上游某处却因太阳光线的突然加剧引起爆沸，体积迅速膨胀，将下游的液态水高速推向前方，造成管道或部件的水锤作用；即使没有云朵的影响，一天当中太阳光的光强密度随时在变化，导致集热器相变段沿轴向移动，造成管壁轴向温度分布发生变化，使得水在受热管内发生沸腾时状态不稳定，存在两相流传输和汽化压力在集热管内分布不稳定带来的一系列问题，发生例如水锤、振动、管路材料疲劳破坏等现象；3、过热段管壁过温严重，导致管道强度下降：在饱和蒸汽变为过热蒸汽段，由于蒸汽导热能力差，热吸收能力较弱，容易发生管路过温损毁；并且当管路受热不均匀时，管壁温差较大，会发生严重弯曲，带来其他损失（如真空密封破坏）；4、输出过热蒸汽参数不稳定，带来流量控制及冲击汽轮机的问题：现有技术仍然没有解决DSG管道由于局部无受热（例如镜场因云朵遮挡引起的局部出现阴影）带来的一系列问题，例如流量控制困难、输出过热蒸汽参数不稳定冲击汽轮机等问题。

上述DSG技术对应的问题在实施例二中都能得到缓解或者彻底解决，如图3所示，该热容换热装置的DSG体系的第二实施例中，由内外布置的第一壳和第二壳、换热介质4、热容介质3-1和热容介质3-2组成； 第一壳与第二壳之间的空间的全部或部分充有热容介质3-1或热容介质3-2；外部的能量通过热容介质3-1或热容介质3-2传递至换热介质4，完成换热装置的热量收集；其中，第一壳和第二壳分别为第一金属管1和第二金属管2；在第二金属管2内部布置有螺旋螺纹5、螺旋导流装置、螺旋旋转翅片和螺旋管圈中的一种或几种，使换热介质4在第二金属管2内部实现漩涡流动，获得与换热介质4相互接触壁面良好的均温性能。进一步地，热容换热装置不同的区域，进行不同热容介质3的填充，在高温度段实施高温度相变点热容介质3-2的填充，在低温度段实施低温度相变点热容介质3-1的填充；例如高温度段填充金属镁铝合金或镁铝锌合金，具有381℃或者400℃相变温度点；例如低温度段填充硝酸钾或者硝酸钠单组分盐，具有334℃或者308℃相变温度点。且热容换热装置在不同的热容介质3-1和热容介质3-2填充段的高温端布置温度监控器6-1和温度监控器6-2，实施温度监控，确保在正常运行情况下不发生分解，保证热容介质3-1和热容介质3-2的运行安全。

该水-水蒸汽作为换热介质4的体系中，主要为三种过程，液相过程、相变过程和过热过程，在液相过程中换热稳定，在该过程的区域中，可以不填充热容介质3；在相变过程的区域中，该过程会出现上述描述的管壁圆周温差大，严重翘曲和受热不均，且受热不稳定引起的水锤问题，对应不同压力的换热介质4,需要填充的热容介质3-1不同，例如内部运行11MPa的水（对应的相变饱和温度为318℃），则外部的热容介质3-1可以为硝酸钾单体（对应的相变点为334℃，相变焓为95KJ/Kg，）;例如内部运行9MPa的水（对应的相变饱和温度为298℃），则外部的热容介质3-1可以为硝酸钠单体（对应的相变点为308℃，相变焓为175KJ/Kg）。

还可以利用第二金属管2内部的螺旋螺纹5或螺旋导流装置，使第二金属管2内部水汽两相流动时，水在螺旋前进的过程中分离至管壁上，增强换热能力和吸热均匀度，从而缓解或克服DSG管壁圆周温差大，发生严重翘曲的问题；因填充的热容介质3-1具有稍高于换热介质4饱和温度点的相变温度点，在正常情况下热容介质3-1处于一部分熔融一部分凝固的状态（因第二金属管2与第一金属管1之间的热容介质3-1存在一定热阻，使得第一金属管1外壁温度稍高于换热介质4主体温度），当局部受热不均，如云朵飘移的过程中或者太阳光突然增强的情况下，半熔融半凝固状态的热容介质3-1开始作用，若局部受热增强，热容介质3-1首先吸收热量，使得熔融体增大，而本身温度不发生变化，减少内部爆沸和爆沸引起的水锤现象的发生；若局部云朵遮光，受热变小，热容介质3-1首先释放热量，使得熔融体减小，而本身温度不发生变化，减少或避免内部因局部没有受热，对应区域换热介质4刚发生相变就发生冷凝，造成后部水蒸气推动冷凝水向前高速运行引起的水锤现象，整体克服受热不均，且受热不稳定引起的水锤问题。在相变过程中，由于不同的热容介质3-1具有不同的导热率，且该热导率并不能完全匹配该系统所需的热容介质3-1从外到内的温度差，达到部分熔化部分不融化的状态；从而影响装置稳定传热性能，进一步地，可在热容介质3-1内部填充固体材料，调节热容介质3的热导率，以获得合适的热容介质3-1从外到内的温度差；该填充固体材料可以为泡沫金属、金属丝、金属片、金属颗粒、陶瓷纤维、陶瓷颗粒、石墨纤维、石墨粉等高导热率材料，以增加低热导率热容介质3-1 ( 如无机盐类材料)的热导率，降低所述温度差；也可以为泡沫玻璃、泡沫陶瓷、玻璃陶瓷颗粒、玻璃陶瓷纤维、石材颗粒等低导热率材料，以减少高导热率热容介质3-1（如金属、合金类材料）的热导率，升高所述温度差。在实施过程中，根据所选择的热容介质3-1材料的相变温度和热导率、内部蒸汽对应饱和温度、热容介质3-1的厚度具体判定填充固体材料的质量比例；以获得适合系统稳定工作的的热容介质3-1从外到内的温度差，形成部分熔化、部分凝固的热容介质状态。

在过热过程的对应区域所填充的热容介质3-2具有更高的相变点，例如DSG所需要获得的11MPa，435℃的过热蒸汽参数，该段的热容介质3-2可以选为铝、镁、锌合金材料，该合金材料对应的熔点为400℃，相变焓为146KJ/Kg;当需要获得的是9MPa，390℃的过热蒸汽参数，该段的热容介质3-2可以选为铝、锌合金材料，该合金材料对应的熔点为381℃，相变焓为138KJ/Kg;在正常的情况下，过热蒸汽下游热容介质3-2为高于熔点的熔融状态，而上游热容介质3-2为低于熔点的固体状态，中间某位置为熔融与固体状态的交界；当太阳光突然增强时，外部热容介质3-2吸收热量，将熔融与固体状态的交界向上游移动，而良好地延缓了过热蒸汽输出口温度的上升，当太阳光突然被云朵遮挡，外部热容介质3-2释放热量，将熔融与固体状态的交界向上游移动，从而良好地延缓了过热蒸汽输出口温度的下降，延长了基于端部过热蒸汽输出温度反馈来调节流量的控制系统的反应时间（当检测过热蒸汽温度下降，减少热容换热装置的换热介质4输入流量，而当检测过热蒸汽温度上升，增加热容相变换热装置的换热介质4输入流量，但通常太阳能镜场较长，换热介质4流过全长需要花费一定时间，使得流量反馈常常出现滞后现象），良好地维持了系统的稳定；克服传统结构因太阳光突然变化引起过热蒸汽温度过快变化问题，完成对输出功率的消峰，减少对汽轮机直接冲击。

该热容换热装置应用于太阳能集热系统的导热油系统中；外部的热容介质3可以为铝镁锌合金，具有稍低于导热油裂解温度的相变点，例如锌铝合金的熔点为400℃，导热油裂解温度为405℃，或者例如金属锡的熔点为231.93℃，对应导热油裂解温度为240℃；如此热容介质3直接接收外部的热量，然后再传热至内部的换热介质4导热油，而热容介质3大部分情况下保持固体状态，当换热装置外部的受热功率突然局部增大时，过多的热量通过外部的热容介质首先吸收，将固体的热容介质3融化，处于导热油裂解温度以下，避免内部流动的换热介质4导热油的高温裂解，延长使用寿命。

该热容换热装置应用于太阳能集热系统的融盐系统中；该热容换热装置内的热容介质的熔点稍高于换热介质相变点，例如常见融盐体系的换热介质4为硝酸盐混合盐，相变温度点为220℃，工作温度在250℃~550℃之间（但集热场布置有电加热系统，在保证外部无阳光会聚情况下，对集热器进行一定功率的加热，保证内部硝酸盐混合盐体系为液态流动），热容介质3选择相变温度点为270℃的相变材料，在正常阳光照射情况下，该热容介质3部分处于高温熔融状态，当无阳光会聚时，热容介质3先释放自身的显热热量，之后在相变温度点270℃位置长时间释放热量，补偿热容换热装置无阳光照射情况下的热辐射等热量损失，保障内部换热介质3长时间处于熔融状态，省去再次阳光会聚之前的换热介质电加热或内部熔融态盐的循环控制，减少甚至消除电加热体系的安装费用和控制费用，且减少循环泵循环内部熔融态换热介质4所需的自耗电消耗。

需要特殊说明的是，本发明装置的热容换热装置针对不同换热介质具有不同的作用： 1、可以应用于锅炉加热系统中，在水冷壁面向炉膛侧添加的热容介质，可以良好地避免水冷壁的局部过热；2、可应用于储热系统的热量输入，例如该热容换热装置布置与储热罐内，但该储热罐内部的储热介质的分解温度为特定温度，可以控制热容介质的材料，对储热介质进行过温保护，实现安全输入；对应储热罐的热量输出，同样可以避免受热介质温度过高，良好地控制输出温度；3、碳酸盐单质或混合盐具有更高的相变温度点，和相变焓可以应用于更加高温的换热结构体系内。

本发明装置提供的热容换热装置可以应用于槽式光热、菲涅尔阵列光热、碟式光热或塔式光热集热器等太阳能热利用领域；以及应用于锅炉加热及对储热系统的热量输入及输出应用领域。热容换热装置结构形状优选为金属管状，但不限于管状。

显而易见，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下，在此描述的本发明可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说可以预见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明所要求保护的范围由所述的权利要求书进行限定。

Claims (19)

1.一种热容换热装置，由内外布置的第二壳和第一壳、换热介质和热容介质组成；所述第一壳与第二壳之间的空间的全部或部分充有热容介质，所述换热介质填充于第二壳内，外部的能量通过所述热容介质传递至换热介质，完成换热装置的热量收集；所述第一壳与第二壳之间的空间的全部或部分，进行不同热容介质的填充，在高温度段实施高温度相变点的热容介质的填充，在低温度段实施低温度相变点的热容介质的填充。

2.根据权利要求项1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容介质的相变温度点处于换热介质的正常使用温度范围内。

3.根据权利要求项1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述第一壳和第二壳分别为第一金属管和第二金属管。

4.根据权利要求项3所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容介质为有机盐、无机盐、金属、合金，填充于第一金属管与第二金属管之间的内部空间。

5.根据权利要求项4所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容介质为硝酸钾、硝酸钠或其它硝酸盐的单组分或混合盐。

6.根据权利要求项4所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容介质为碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂或其它碳酸盐的单组分或混合盐。

7.根据权利要求项4所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容介质为锌、铝、镁、锡金属及合金。

8.根据权利要求1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容换热装置在不同的热容介质填充段的高温端，布置温度监控器，实施温度监控。

9.根据权利要求1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容介质内部填充固体材料。

10.根据权利要求9所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述固体材料为泡沫金属、金属丝、金属片、金属颗粒、陶瓷纤维、陶瓷颗粒、石墨纤维、石墨粉或其它高导热率材料。

11.根据权利要求9所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述固体材料为泡沫玻璃、泡沫陶瓷、玻璃或陶瓷颗粒、玻璃或陶瓷纤维、石材颗粒或其它低导热率材料。

12.根据权利要求项1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述换热介质为导热油、熔融盐、水、水-水蒸汽、压缩气体、超临界流体。

13.根据权利要求3所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述第二金属管内设置有螺旋导流装置。

14.根据权利要求3所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述第二金属管内设置有螺旋螺纹、螺旋旋转翅片或螺旋管圈。

15.根据权利要求1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容换热装置应用于槽式光热、菲涅尔阵列光热、碟式光热或塔式光热集热器太阳能热利用领域。

16.根据权利要求1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容换热装置应用于太阳能集热系统的直接蒸汽发生系统中。

17.根据权利要求1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容换热装置应用于太阳能集热系统的导热油系统中。

18.根据权利要求1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容换热装置应用于太阳能集热系统的融盐系统中。

19.根据权利要求1所述的一种热容换热装置，其特征在于，所述热容换热装置应用于锅炉加热及对储热系统的热量输入及输出应用领域。