CN105371677B - 一种直接接触相变式蓄热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直接接触相变式蓄热装置。包括有载热流体入口（1）、载热流体流道（2）、相变蓄热物质（3）、变蓄热物质固定框（4）、蓄热装置容器外壳（5）、载热流体出口（7），其中蓄热装置容器外壳（5）内装设有若干个相变蓄热物质固定框（4），相邻相变蓄热物质固定框（4）之间及相变蓄热物质固定框（4）与蓄热装置容器外壳（5）之间的间隙为载热流体流道（2），相变蓄热物质（3）置于变蓄热物质固定框（4）中，蓄热装置容器外壳（5）的一端设置有载热流体入口（1），另一端设置有载热流体出口（7）。载热流体入口（1）和载热流体出口（7）分别接入和流出载热流体。本发明蓄热密度大，结构简单，换热效果好，适用范围广，性能可靠，制作费用低。

Description

一种直接接触相变式蓄热装置
技术领域
本发明是一种直接接触相变式蓄热装置，属于相变蓄热装置的创新技术。
背景技术
相变蓄热装置，是利用某些材料在相变时能够储存和释放大量的热能的特点，将热能储存起来，再在需要时将热能释放出来。
由于一般物质在发生相变时体积会有明显变化，在固定容器内发生相变时，该物质与固定容器边壁将出现无法紧密接触的现象，造成传热效果差的问题，从而影响蓄热或放热性能。
而不采用固定容器的办法，由于蓄热物质表面张力的作用，载热流体与蓄热物质的接触面积较小，同样也影响蓄热或放热性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种换热效率高，费用低，使用范围广的直接接触相变式蓄热装置。本发明蓄热放热性能好，且安装使用简单可靠，制作成本低。
本发明的技术方案是：本发明的直接接触相变式蓄热装置，包括有载热流体入口、载热流体流道、相变蓄热物质、变蓄热物质固定框、蓄热装置容器外壳、载热流体出口，其中蓄热装置容器外壳内装设有若干个相变蓄热物质固定框，相邻相变蓄热物质固定框之间及相变蓄热物质固定框与蓄热装置容器外壳之间的间隙为载热流体流道，相变蓄热物质置于变蓄热物质固定框中，蓄热装置容器外壳的一端设置有载热流体入口，另一端设置有载热流体出口。
本发明利用相变蓄热物质与载热流体存在密度差的现象，相变蓄热物质密度较大时，蓄热物质固定框的开口方向向上；相变蓄热物质密度较小时，蓄热物质固定框的开口方向向下。由于采用一端封闭一端开口的相变蓄热物质固定框，相变蓄热物质无法移动出相变蓄热物质固定框，在上下两面发生热传导并出现相变时，由于存在载热流体的作用力，相变蓄热物质即使出现体积变化，也能保持与相变蓄热物质固定框和载热流体的紧密接触，提高了蓄热放热性能，且安装使用简单可靠，制作成本低，能够很好地提高蓄热方面的应用。本发明是一种制作简单、性能优良的相变式蓄热装置。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
本发明的结构示意图如图1所示，本发明的直接接触相变式蓄热装置，包括有载热流体入口1、载热流体流道2、相变蓄热物质3、变蓄热物质固定框4、蓄热装置容器外壳5、载热流体出口7，其中蓄热装置容器外壳5内装设有若干个相变蓄热物质固定框4，相邻相变蓄热物质固定框4之间及相变蓄热物质固定框4与蓄热装置容器外壳5之间的间隙为载热流体流道2，相变蓄热物质3装设在相变蓄热物质固定框4中，蓄热装置容器外壳5的一端设置有载热流体入口1，蓄热装置容器外壳5的另一端设置有载热流体出口7。载热流体入口1和载热流体出口7分别接入和流出载热流体。蓄热物质固定框4的一端封闭, 另一端开口。
本实施例中，上述相变蓄热物质3与载热流体直接接触，且两者互不溶解或互不产生化学反应。
上述相变蓄热物质固定框4的开口方向向上，或开口方向向下。相变蓄热物质固定框4的开口方向主要由载热流体与相变蓄热物质3之间的密度差决定，相变蓄热物质3的密度较大时，蓄热物质固定框4的开口方向向上；相变蓄热物质3的密度较小时，蓄热物质固定框4的开口方向向下。本实施例中，相变蓄热物质3比载热流体密度小，蓄热物质固定框4的开口方向向下，相变蓄热物质3受到载热流体的浮力作用，存在向上移动的力。相变蓄热物质3在受到蓄热物质固定框4的封闭端的束缚下，相变蓄热物质3储存在蓄热物质固定框4内，如图1所示。
本实施例中，上述若干相变蓄热物质固定框4之间通过机械组合方式组装在蓄热装置容器外壳5内。
本实施例中，上述相变蓄热物质固定框4叠放时有间隙，间隙作为载热流体流道2。
本实施例中，上述相变蓄热物质固定框4上设有传热装置。上述传热装置是肋片、翅片。
本实施例中，上述蓄热装置容器外壳5可以是密封的，也可以是不密封的。
本发明在需要蓄热时，载热流体入口1流入高温载热流体，在通过载热流体流道2过程中，将热量传递给相变蓄热物质3和蓄热物质固定框4，蓄热物质固定框4也将热量传递给相变蓄热物质3，在多方向大面积、大传热效率的作用下，相变蓄热物质3吸收大量热能，发生相变，由固态变成液态，在浮力的作用下，相变蓄热物质3保持在蓄热物质固定框4内。同时，如果相变蓄热物质3的体积变化，相变蓄热物质3将继续保持与蓄热物质固定框4的紧密接触。高温载热流体在放出热量后，变成低温载热流体，从载热流体出口7流出。
本发明在需要放热时，载热流体入口1流入低温载热流体，在通过载热流体流道2的过程中，从相变蓄热物质3和蓄热物质固定框4的表面吸收热量，蓄热物质固定框4也从相变蓄热物质3吸收热量，在多方向大面积、大传热效率的作用下，相变蓄热物质3释放出大量热能，发生相变，由液态变成固态，在浮力的作用下，仍然保持在蓄热物质固定框4内。同时，如果相变蓄热物质3的体积变化，在该力的作用下，将继续保持与蓄热物质固定框4的紧密接触。低温载热流体在吸收热量后，变成高温载热流体，从载热流体出口7流出。
本发明的工作原理是利用相变蓄热物质3的相变潜热比较大的特点，在相变温度下，可以吸收或释放大量的热量。在超过相变温度的高温载热流体流过直接接触相变式蓄热装置时，由于相变时体积变化时载热流体会填充或补偿，能够保持双面直接紧密接触，换热效率高，相变蓄热物质3发生相变，从固态变成液态，吸收大量的热能。在低于相变温度的低温载热流体流过直接接触相变式蓄热装置时，由于相变时体积变化时载热流体会填充或补偿，能够保持双面直接紧密接触，换热效率高，相变蓄热物质3发生相变，从液态变成固态，放出大量的热能。从而达到储蓄和释放热能的目的。
实施例2：
本发明的结构示意图如图2所示，本发明与实施例1是区别是相变蓄热物质3的密度比载热流体密度大，蓄热物质固定框4的开口方向向上，相变蓄热物质3受到重力作用，存在向下移动的力。在受到蓄热物质固定框4的封闭端的束缚下，相变蓄热物质3储存在蓄热物质固定框4，如图2所示。
本发明在需要蓄热时，载热流体入口1流入高温载热流体，在通过载热流体流道2的过程中，将热量传递给相变蓄热物质3和蓄热物质固定框4，蓄热物质固定框4也将热量传递给相变蓄热物质3，在多方向大面积、大传热效率的作用下，相变蓄热物质3吸收大量热能，发生相变，由固态变成液态，在重力的作用下，相变蓄热物质3保持在蓄热物质固定框4内。同时，如果相变蓄热物质3的体积变化，在该力的作用下，相变蓄热物质3将继续保持与蓄热物质固定框4的紧密接触。高温载热流体在放出热量后，变成低温载热流体，从载热流体出口7流出。
本发明在需要放热时，载热流体入口1流入低温载热流体，在通过载热流体流道2的过程中，从相变蓄热物质3和蓄热物质固定框4的表面吸收热量，蓄热物质固定框4也从相变蓄热物质3吸收热量，在多方向大面积、大传热效率的作用下，相变蓄热物质3释放出大量热能，发生相变，由液态变成固态，在重力的作用下，相变蓄热物质3仍然保持在蓄热物质固定框4内。同时，如果相变蓄热物质3体积变化，在该力的作用下，相变蓄热物质3将继续保持与蓄热物质固定框4的紧密接触。低温载热流体在吸收热量后，变成高温载热流体，从载热流体出口7流出。
本发明的工作原理是利用相变蓄热物质3的相变潜热比较大的特点，在相变温度下，可以吸收或释放大量的热量。在超过相变温度的高温载热流体流过直接接触相变式蓄热装置时，由于相变时体积变化时载热流体会填充或补偿，能够保持双面直接紧密接触，换热效率高，相变蓄热物质3发生相变，从固态变成液态，吸收大量的热能。在低于相变温度的低温载热流体流过直接接触相变式蓄热装置时，由于相变时体积变化时载热流体会填充或补偿，能够保持双面直接紧密接触，换热效率高，相变蓄热物质3发生相变，从液态变成固态，放出大量的热能，从而达到储蓄和释放热能的目的。

Claims (7)

1.一种直接接触相变式蓄热装置，其特征在于包括有载热流体入口（1）、载热流体流道（2）、相变蓄热物质（3）、变蓄热物质固定框（4）、蓄热装置容器外壳（5）、载热流体出口（7），其中蓄热装置容器外壳（5）内装设有若干个相变蓄热物质固定框（4），相邻相变蓄热物质固定框（4）之间及相变蓄热物质固定框（4）与蓄热装置容器外壳（5）之间的间隙为载热流体流道（2），相变蓄热物质（3）置于变蓄热物质固定框（4）中，蓄热装置容器外壳（5）的一端设置有载热流体入口（1），另一端设置有载热流体出口（7）；所述相变蓄热物质固定框（4）一端封闭一端开口，所述相变蓄热物质（3）与载热流体直接接触，且两者互不溶解或互不产生化学反应。
2.根据权利要求1所述的直接接触相变式蓄热装置，其特征在于相变蓄热物质固定框（4）的开口方向向上，或开口方向向下。
3.根据权利要求1所述的直接接触相变式蓄热装置，其特征在于上述若干相变蓄热物质固定框（4）之间通过机械组合方式组装在蓄热装置容器外壳（5）内。
4.根据权利要求1所述的直接接触相变式蓄热装置，其特征在于上述相变蓄热物质固定框（4）叠放时有间隙，间隙作为载热流体流道（2）。
5.根据权利要求1至4任一项所述的直接接触相变式蓄热装置，其特征在于上述相变蓄热物质固定框（4）上设有传热装置。
6.根据权利要求5所述的直接接触相变式蓄热装置，其特征在于上述传热装置是肋片、翅片。
7.根据权利要求5所述的直接接触相变式蓄热装置，其特征在于上述蓄热装置容器外壳（5）是密封的，或是不密封的。
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