CN105498672B - 一种复合相变颗粒的生产装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合相变颗粒的生产装置及其制备方法，其特征在于该装置包括外桶、内桶、搅拌机构和支架；内桶套在外桶内，内桶的内部固定有搅拌机构，外桶的下部与支架连接，并依靠支架固定支撑；所述内桶包括顶端开口的内桶本体，内桶本体上设有内桶上盖，内桶上盖与内桶本体通过密封扣相连，在内桶上盖内部设有密封垫圈，所述内桶上盖上设有真空抽气孔，在真空抽气孔的两侧分别设有一个内桶上盖把手，内桶上盖把手与内桶上盖焊接在一起，在真空抽气孔的后方设有观察孔；所述真空抽气孔上设有真空抽气阀门，真空抽气孔与外部真空抽气设备相连接；在内桶本体的底部中心设有两端开口的空心圆柱形转轴保护筒，所述转轴保护筒与内桶本体底部相焊接。

Description

一种复合相变颗粒的生产装置及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑节能用相变材料加工技术领域，具体涉及一种复合相变颗粒的生产装置及其制备方法。

背景技术

复合相变材料是由固体多孔介质和液体相变材料通过一系列工艺复合而成的，具体的表现形式为将液态的相变材料填充在固体多孔介质的孔隙中，相变材料的相态变化发生在多孔介质的孔隙中，从而让相变材料在多孔介质中能够反复的进行融化凝固吸热放热过程，从而调控环境温度。

复合相变材料的制备方法有浸泡法和真空吸附法。浸泡法即为自然渗透，通过固体多孔介质表面的毛细张力进行吸附，吸附时间较长，吸附效率较低；真空吸附法，即给固体多孔介质提供一个稳定的负压状态，这样填充在多孔介质内部孔隙里的空气就会被排出，然后再让多孔介质去吸附相变材料。与浸泡法相比，真空吸附法能够更加高效的吸附相变材料。但真空吸附法往往受实验仪器设备的限制，对复合相变材料的加工，往往会受到反应装置中的温度、搅拌程度的影响，甚至还需要在一定真空度的情况下进行反应。因此对反应装置的构造要求较高。

无论是浸泡法还是真空吸附法制备复合相变颗粒，目前都还仅仅停留在实验室小批量制备样品的阶段，还未有批量化生产复合相变材料的装置。2011年济南大学材料科学与工程学院的李启金等人在砖瓦上发表的《石蜡/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的研究》中提到，在实验室采用真空吸附法，使用圆底烧瓶、磁力加热搅拌器、转动磁子和真空泵等实验室仪器设备制备了小批量的复合相变颗粒。该方法使用圆底烧瓶制备复合相变颗粒不具有规模化生产的潜力，并且使用磁力加热搅拌器不能有效的给烧瓶内部提供恒温的吸附条件，转动磁子适用于对液体的搅拌，对固体颗粒的搅拌情况较差，当转动磁子在圆底烧瓶最底部中间的位置一直转动搅拌的时候，会出现搅拌死角，不能进行批量化生产复合相变颗粒。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种复合相变颗粒的生产装置及其制备方法。该装置能够用来批量化加工吸附式复合相变材料，即以多孔材料为支撑介质，通过真空吸附液体相变材料得到复合相变颗粒，该装置能够实现复合相变颗粒的批量化生产，生产效率高，能够满足建筑行业大规模生产的需求。该方法采用液态相变材料进行液封，密封性能更好，采用真空吸附，设置真空抽气阀门，保证制备过程中真空度稳定，该方法简单可靠，能够实现复合相变颗粒的批量化生产。

本发明解决所述装置技术问题采用的技术方案是：提供一种复合相变颗粒的生产装置，其特征在于该装置包括外桶、内桶、搅拌机构和支架；内桶套在外桶内，内桶的内部固定有搅拌机构，外桶的下部与支架连接，并依靠支架固定支撑；

所述内桶包括顶端开口的内桶本体，内桶本体上设有内桶上盖，内桶上盖与内桶本体通过密封扣相连，在内桶上盖内部设有密封垫圈，所述内桶上盖上设有真空抽气孔，在真空抽气孔的两侧分别设有一个内桶上盖把手，内桶上盖把手与内桶上盖焊接在一起，在真空抽气孔的后方设有观察孔；所述真空抽气孔上设有真空抽气阀门，真空抽气孔与外部真空抽气设备相连接；在内桶本体的底部中心设有两端开口的空心圆柱形转轴保护筒，所述转轴保护筒与内桶本体底部相焊接；

所述外桶包括封闭的圆柱体状外桶本体，围绕外桶本体的外表面设有外桶保温层，在外桶本体的内壁与内桶本体的外壁之间构成密闭空腔，在外桶本体的顶部左侧和右侧分别设有导热液体进液口和导热液体出液口，通过导热液体进液口和导热液体出液口向外桶本体的内壁与内桶本体的外壁之间构成的密闭空腔内填充导热液体，导热液体进液口和导热液体出液口分别与外部导热液体循环加热设备连接；

所述搅拌机构包括搅拌主轴、固体放料盘、波轮搅拌盘、联轴器和搅拌电机；所述搅拌主轴置于转轴保护筒之内，搅拌主轴的下端通过联轴器与搅拌电机相连，所述搅拌电机固定在支架上，搅拌主轴的上部从上至下依次连接有固体放料盘和波轮搅拌盘，波轮搅拌盘的底部伸入液体相变材料中，所述固体放料盘包括盘体和套筒，盘体为圆盘形，盘体的底面与侧面呈30-50°夹角，盘体中心固定在套筒上，所述套筒为空心圆柱体，将套筒套在搅拌主轴上部，并通过螺帽与搅拌主轴固定相连；所述波轮搅拌盘的顶部中心与搅拌主轴焊接在一起，波轮搅拌盘呈草帽状，波轮搅拌盘的上半部分套在转轴保护筒外面，但不与转轴保护筒相接触，波轮搅拌盘的下半部分呈圆盘状，在圆盘上等间距的设置有肋片，波轮搅拌盘下半部分沿圆周方向的最外沿处距内桶本体内壁的距离小于固态多孔介质颗粒的最小直径。

本发明解决所述方法技术问题采用的技术方案是：提供一种复合相变颗粒的制备方法，其特征在于该方法利用上述的复合相变颗粒的生产装置，该方法的步骤是：

1)添加液体相变材料通过外部循环加热设备连接导热液体进液口和导热液体出液口，向外桶本体与内桶本体之间的密闭空腔提供恒温导热液体，待内桶本体内部温度稳定后，开启内桶上盖，向内桶本体中加入液体相变材料，加入的液体相变材料在内桶本体恒温的环境中会融化为熔融液体相变材料，并均匀的填充在波轮搅拌盘的周边，与转轴保护筒接触，液体相变材料的液面高度小于转轴保护筒的高度；

2)添加固态多孔介质颗粒，抽真空向固体放料盘中添加一定质量的固态多孔介质颗粒，盖上内桶上盖，通过真空抽气孔连接的外部真空抽气设备对内桶本体内部进行抽真空，抽到真空度为0.1-0.2MPa时，关闭外部真空抽气设备和真空抽气阀门；

3)搅拌反应开启搅拌电机，搅拌电机带动波轮搅拌盘和固体放料盘进行转动，随着搅拌电机的转动，固体放料盘中的固态多孔介质颗粒将缓慢的落入内桶本体底部，参与反应；波轮搅拌盘对落入液体相变材料中的固态多孔介质颗粒进行搅拌；

4)反应完毕，卸料反应完毕后，关闭搅拌电机，并打开真空抽气阀门，使内桶内部变为常压的状态后，打开内桶上盖，并拆卸固体放料盘，卸料，制备出复合相变颗粒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.性能稳定，满足批量化生产需求本发明装置能够批量化的生产复合相变颗粒，且生产出的复合相变颗粒性能稳定，能够满足建筑节能材料的使用需求；本发明中固体放料盘为可拆卸式，且固体放料盘上盘体的数量可以依据批量化生产的需求增加或减少，更能满足工业生产需求；

2.受热均匀本发明装置通过导热液体进液口和导热液体出液口向外桶本体与内桶本体之间的密闭空腔内循环提供具有一定温度的导热液体，从而保证了内桶本体始终处于恒温的反应环境；同时在波轮搅拌盘上设有肋片，在转动搅拌的过程中，肋片能够充分的带动内桶本体中的固态多孔介质颗粒进行搅拌，使固态多孔介质颗粒与液体相变材料混合更均匀、吸附效率更高；

3.密封性好本发明方法通过在波轮搅拌盘与转轴保护筒、搅拌主轴构成的空间内填充液体相变材料，液体相变材料均匀的填充在波轮搅拌盘的周边，与转轴保护筒接触，起到液封的效果，实现液封。通过搅拌机构进入的空气被完全的密封在波轮搅拌盘的内液体相变材料液面之上，该部分空气不能进入到本发明装置的内部，从而能够让内桶内部空间在反应的过程中维持一定的真空状态，与机械密封相比本发明的液封构造更加密闭可靠；

4.真空吸附本发明方法通过设置真空抽气阀门，在真空抽气设备给本发明装置内部提供一定的真空度后，关闭真空抽气阀门，能够有效的防止真空抽气设备液体回流现象，从而能够保证内桶内部稳定在一定的真空环境下，使内桶内部的固体多孔介质和液体相变材料能够充分的进行真空吸附。

附图说明

图1是本发明复合相变颗粒的生产装置一种实施例的整体构造的结构示意图；

图2是本发明复合相变颗粒的生产装置一种实施例的内桶上盖2-4的俯视结构示意图；

图3是本发明复合相变颗粒的生产装置一种实施例的固体放料盘3-1的立体结构示意图；

图4是本发明复合相变颗粒的生产装置一种实施例的波轮搅拌盘3-3的立体结构示意图；

图5是本发明复合相变颗粒的生产装置一种实施例的支架4的俯视结构示意图；

图中，1外桶、2内桶、3搅拌机构、4支架、1-1导热液体进液口、1-2导热液体出液口、1-3外桶保温层、1-4外桶本体、2-1内桶上盖把手、2-2真空抽气阀门、2-3真空抽气孔、2-4内桶上盖、2-5密封扣、2-6转轴保护筒、2-7液体相变材料、2-8观察孔、2-9内桶本体、3-1固体放料盘、3-1-1盘体、3-1-2套筒、3-2搅拌主轴、3-3波轮搅拌盘、3-3-1肋片、3-4联轴器、3-5搅拌电机、4-1支架腿、4-2支架下平台、4-3支架上平台、4-4支架侧平台。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步详细叙述本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明复合相变颗粒的生产装置(简称装置，参见图1-5)包括外桶1、内桶2、搅拌机构3和支架4；内桶2套在外桶1内，内桶2的内部固定有搅拌机构3，外桶1的下部与支架4连接，并依靠支架4固定支撑；

所述内桶2包括顶端开口的内桶本体2-9，内桶本体上设有内桶上盖2-4，内桶上盖2-4与内桶本体2-9通过密封扣2-5相连，在内桶上盖2-4内部设有密封垫圈，从而增强内桶2的密封性能，有效的保持内桶内部反应空间的气密性；所述内桶上盖2-4(参见图2)上设有真空抽气孔2-3，在真空抽气孔的两侧分别设有一个内桶上盖把手2-1，内桶上盖把手2-1与内桶上盖2-4焊接在一起，在真空抽气孔的后方设有观察孔2-8，观察孔2-8为透明的钢化玻璃材质，实验操作人员可以通过观察孔2-8来观察内桶内部的反应情况；所述真空抽气孔2-3上设有真空抽气阀门2-2，真空抽气孔2-3与外部真空抽气设备相连接，当内桶内部达到一定真空度的时候关闭外部真空抽气设备，并关闭真空抽气阀门2-2，从而来维持内桶内部处于稳定的真空状态；在内桶本体2-9的底部中心设有两端开口的空心圆柱形转轴保护筒2-6，所述转轴保护筒2-6与内桶本体底部相焊接；

所述外桶1包括封闭的圆角圆柱体状外桶本体1-4，围绕外桶本体1-4的外表面设有外桶保温层1-3，在外桶本体1-4的内壁与内桶本体2的外壁之间构成密闭空腔，防止外桶本体内部空腔的导热液体通过外桶外壁向周围环境散热，能有效地防止热量散失，使内桶内受热均匀，在外桶本体1-4的顶部左侧和右侧分别设有导热液体进液口1-1和导热液体出液口1-2，通过导热液体进液口1-1和导热液体出液口1-2向外桶本体的内壁与内桶本体2-9的外壁之间构成的密闭空腔内填充导热液体，导热液体进液口1-1和导热液体出液口1-2分别与外部导热液体循环加热设备连接，使外桶本体与内桶本体之间的密闭空腔的导热液体处于流动状态，通过内桶本体2-9的外壁向内桶本体内部传热，从而让内桶本体2-9内部空间处于均匀受热状态，所述液体相变材料2-7通过内桶本体2-9外壁与外桶本体1-4内壁之间的导热液体传递热量，加热融化；

所述搅拌机构3包括搅拌主轴3-2、固体放料盘3-1、波轮搅拌盘3-3、联轴器3-4和搅拌电机3-5；所述搅拌主轴3-2置于转轴保护筒2-6之内，搅拌主轴3-2的下端通过联轴器3-4与搅拌电机3-5相连，所述搅拌电机3-5固定在支架4上，搅拌主轴3-2的上部从上至下依次连接有固体放料盘3-1和波轮搅拌盘3-3，波轮搅拌盘3-3的底部伸入液体相变材料中，所述固体放料盘3-1包括盘体3-1-1和套筒3-1-2，盘体为圆盘形，盘体的底面与侧面呈30-50度夹角，盘体中心固定在套筒上，所述套筒3-1-2为空心圆柱体，将套筒3-1-2套在搅拌主轴3-2上部，并通过螺帽与搅拌主轴3-2固定相连；所述波轮搅拌盘3-3(参见图4)的顶部中心与搅拌主轴3-2焊接在一起，波轮搅拌盘3-3呈草帽状，波轮搅拌盘3-3的上半部分套在转轴保护筒2-6外面，但不与转轴保护筒2-6相接触，波轮搅拌盘3-3的下半部分呈圆盘状，在圆盘上等间距的设置有向上凸起的肋片3-3-1，波轮搅拌盘3-3下半部分沿圆周方向的最外沿处距离内桶本体2-9内壁的距离小于固态多孔介质颗粒的最小直径，该距离只能让液体相变材料2-7通过，不能让固态多孔介质颗粒通过；随着搅拌电机3-5的转动，搅拌主轴3-2带动固体放料盘3-1、波轮搅拌盘3-3一起转动搅拌，使内桶本体内的固态多孔介质颗粒和液体相变材料充分混合，随着波轮搅拌盘3-3的转动，肋片3-3-1可以有效的起到搅拌作用。

本发明装置的进一步特征在于所述波轮搅拌盘3-3最低点距离内桶本体底部的距离为2-20cm，波轮搅拌盘3-3与转轴保护筒2-6及搅拌主轴3-2围成的空间内填充的都是液体相变材料2-7，在抽真空的过程中能够达到液封的效果。

本发明装置的进一步特征在于所述固体放料盘3-1的盘体数量为2-5个，盘体自上而下同轴固定在套筒上。固体放料盘的盘体数量的多少与批量化生产的需求有关。

本发明复合相变颗粒的制备方法，利用上述的生产装置，该方法的具体步骤是：

1)添加液体相变材料通过外部循环加热设备连接导热液体进液口1-1和导热液体出液口1-2，向外桶本体1-4与内桶本体2-9之间的密闭空腔提供恒温导热液体，待内桶本体内部温度稳定后，开启内桶上盖2-4，向内桶本体中加入液体相变材料2-7，加入的液体相变材料在内桶本体恒温的环境中会融化为熔融液体相变材料，并均匀的填充在波轮搅拌盘3-3的周边，与转轴保护筒2-6接触，液体相变材料的液面高度小于转轴保护筒的高度；

2)添加固态多孔介质颗粒，抽真空向固体放料盘3-1中添加一定质量的固态多孔介质颗粒，盖上内桶上盖2-4，通过真空抽气孔2-3连接的外部真空抽气设备对内桶本体内部进行抽真空，抽到真空度为0.1-0.2MPa时，关闭外部真空抽气设备和真空抽气阀门2-2；

3)搅拌反应开启搅拌电机3-5，搅拌电机3-5带动波轮搅拌盘3-3和固体放料盘3-1进行转动，随着搅拌电机的转动，固体放料盘中的固态多孔介质颗粒将缓慢的落入内桶本体底部，参与反应；波轮搅拌盘3-3对落入液体相变材料中的固态多孔介质颗粒进行搅拌；

4)反应完毕，卸料反应完毕后，关闭搅拌电机3-5，并打开真空抽气阀门2-2，使内桶内部变为常压的状态后，打开内桶上盖2-4，并拆卸固体放料盘3-1，卸料，制备出复合相变颗粒，即完成了复合相变颗粒的一次批量化生产过程。

本发明复合相变颗粒的生产装置的使用方法及复合相变颗粒的具体制备过程是：首先通过外部循环加热设备连接导热液体进液口1-1和导热液体出液口1-2，从而向外桶本体1-4与内桶本体2-9之间的密闭空腔提供恒温导热液体，待内桶本体内部温度稳定后，开启内桶上盖2-4，向内桶本体中加入一定质量的液体相变材料2-7，加入的液体相变材料在内桶本体恒温的环境中会融化为熔融液体相变材料，并均匀的填充在波轮搅拌盘3-3的周边，与转轴保护筒2-6接触，液体相变材料的液面高度小于转轴保护筒的高度，起到液封的效果，通过搅拌机构3进入的空气被完全的密封在波轮搅拌盘3-3内的液体相变材料2-7液面之上，该部分空气不能进入到内桶的内部，从而能够让内桶本体内部空间在反应的过程中维持一定的真空状态；再向固体放料盘3-1中添加一定质量的固态多孔介质颗粒，盖上内桶上盖2-4，通过真空抽气孔2-3连接的外部真空抽气设备将内桶内部进行抽真空，抽到真空度为0.1-0.2MPa时，关闭外部真空抽气设备和真空抽气阀门2-2，使内桶内部的真空度维持在稳定的状态下。开启搅拌电机3-5，搅拌电机3-5带动波轮搅拌盘3-3和固体放料盘3-1进行转动，随着搅拌电机的转动，固体放料盘中的固态多孔介质颗粒将缓慢的落入内桶本体底部参与反应；波轮搅拌盘3-3对落入液体相变材料中的固态多孔介质颗粒进行搅拌。反应一段时间后，关闭搅拌电机3-5，并打开真空抽气阀门2-2，使内桶内部变为常压的状态后，打开内桶上盖2-4，并拆卸固体放料盘3-1，卸料，即完成了复合相变颗粒的一次批量化生产过程。

本发明装置属于建筑节能用相变材料加工领域，适用于各种复合相变颗粒的制备，能够用来批量化加工吸附式复合相变材料，即以固态多孔介质材料为支撑介质，通过真空吸附液体相变材料得到复合相变颗粒，制备复合相变颗粒的原材料包括液体相变材料和固态多孔介质颗粒。在本发明方法中，所用液体相变材料既作为生产复合相变颗粒的原材料，又是本发明装置的密封材料。具体来说所用液体相变材料包括：石蜡系列、正烷烃系列、脂肪酸系列、高碳醇系列、无机水合盐系列等所有固-液相变材料；所用固态多孔介质颗粒包括：膨胀珍珠岩、蛭石、膨胀石墨、硅藻土、高岭土等一些列可吸附液体相变材料的多孔材料。

实施例1

本实施例中复合相变颗粒的生产装置包括外桶1、内桶2、搅拌机构3和支架4；内桶2套在外桶1内，内桶2的内部固定有搅拌机构3，外桶1的下部与支架4连接，并依靠支架4固定支撑；

所述内桶2包括顶端开口的内桶本体2-9，内桶本体上设有内桶上盖2-4，内桶上盖2-4与内桶本体2-9通过密封扣2-5相连，在内桶上盖2-4内部设有密封垫圈，从而增强内桶2的密封性能，有效的保持内桶内部反应空间的气密性；所述内桶上盖2-4正中央设有真空抽气孔2-3，在真空抽气孔的两侧分别设有一个内桶上盖把手2-1，内桶上盖把手2-1与内桶上盖2-4焊接在一起，在真空抽气孔的正后方设有观察孔2-8，观察孔2-8为透明的钢化玻璃材质，实验操作人员可以通过观察孔2-8来观察内桶内部的反应情况；所述真空抽气孔2-3上设有真空抽气阀门2-2，真空抽气孔2-3与外部真空抽气设备相连接，当内桶内部达到一定真空度的时候关闭外部真空抽气设备，并关闭真空抽气阀门2-2，从而来维持内桶内部处于稳定的真空状态；在内桶本体2-9的底部中心设有两端开口的空心圆柱形转轴保护筒2-6，所述转轴保护筒2-6与内桶本体底部相焊接，在内桶本体2-9内部填充有液体相变材料2-7，液体相变材料2-7的液面高度小于转轴保护筒2-6的高度；

所述外桶1包括封闭的圆角圆柱体状外桶本体1-4，围绕外桶本体1-4的外表面设有外桶保温层1-3，在外桶本体1-4的内壁与内桶本体2的外壁之间构成密闭空腔，防止外桶本体内部空腔的导热液体通过外桶外壁向周围环境散热，能有效地防止热量散失，使内桶内受热均匀，在外桶本体1-4的顶部左侧和右侧分别设有导热液体进液口1-1和导热液体出液口1-2，通过导热液体进液口1-1和导热液体出液口1-2向外桶本体的内壁与内桶本体2-9的外壁之间构成的密闭空腔内填充导热液体，导热液体进液口1-1和导热液体出液口1-2分别与外部导热液体循环加热设备连接，使外桶本体与内桶本体之间的密闭空腔的导热液体处于流动状态，通过内桶本体2-9的外壁向内桶本体内部传热，从而让内桶本体2-9内部空间处于均匀受热状态，所述液体相变材料2-7通过内桶本体2-9外壁与外桶本体1-4内壁之间的导热液体传递热量，加热融化；

所述搅拌机构3包括搅拌主轴3-2、固体放料盘3-1、波轮搅拌盘3-3、联轴器3-4和搅拌电机3-5；所述搅拌主轴3-2置于转轴保护筒2-6之内，搅拌主轴3-2的下端通过联轴器3-4与搅拌电机3-5相连，所述搅拌电机3-5固定在支架4上，搅拌主轴3-2的上部从上至下依次连接有固体放料盘3-1和波轮搅拌盘3-3，波轮搅拌盘3-3的底部伸入液体相变材料中，所述固体放料盘3-1包括盘体3-1-1和套筒3-1-2，盘体为圆盘形，盘体的底面与侧面呈45°夹角，盘体中心固定在套筒上，所述套筒3-1-2为空心圆柱体，将套筒3-1-2套在搅拌主轴3-2上部，并通过螺帽与搅拌主轴3-2固定相连，使整个固体放料盘3-1与搅拌主轴3-2连接在一起，随搅拌主轴的转动而转动，放在固体放料盘中的固态多孔介质颗粒在随搅拌主轴3-2转动的过程中，从盘体侧面外沿甩出圆盘，与内桶本体内部的液体相变材料2-7混合；

本实施例中盘体的数量为2个，两个盘体自上而下同轴固定在套筒上(参见图3)；

所述波轮搅拌盘3-3的顶部中心与搅拌主轴3-2焊接在一起，波轮搅拌盘3-3呈草帽状，波轮搅拌盘3-3的上半部分套在转轴保护筒2-6外面，但不与转轴保护筒2-6相接触，波轮搅拌盘3-3的下半部分呈圆盘状，在圆盘上等间距的设置有向上凸起的肋片3-3-1，波轮搅拌盘3-3下半部分沿圆周方向的最外沿处距离内桶本体2-9内壁的距离小于固态多孔介质颗粒的最小直径，该距离只能让液体相变材料2-7通过，不能让固态多孔介质颗粒通过；随着搅拌电机3-5的转动，搅拌主轴3-2带动固体放料盘3-1、波轮搅拌盘3-3一起转动搅拌，使内桶本体内的固态多孔介质颗粒和液体相变材料充分混合，随着波轮搅拌盘3-3的转动，肋片3-3-1可以有效的起到搅拌作用。

所述支架4(参见图5)包括支架腿4-1、支架下平台4-2、支架上平台4-3和支架侧平台4-4；所述支架腿4-1为四个倾斜角为60度的不锈钢架，支架腿4-1的顶端与外桶本体1-4的外壁焊接在一起，并且在四个支架腿之间焊接有支架下平台4-2，在支架下平台4-2上面放置搅拌电机3-5，在支架下平台4-2的上部，且在左侧两个支架腿4-1上焊接有支架上平台4-3，在支架下平台4-2和支架上平台4-3之间焊接有支架侧平台4-4，通过螺栓将搅拌电机3-5固定在支架侧平台上面。

所述搅拌电机3-5的安装方式为立式，即搅拌电机的转动轴在竖直方向上，通过联轴器3-4将搅拌电机3-5的转动轴和搅拌主轴3-2相连，从而带动整个搅拌机构一起转动。

实施例2

本实施例装置各部分的连接及位置关系同实施例1，本实施例中导热液体为水，液体相变材料2-7为25#石蜡，该石蜡的熔点为25.68℃，选用的固态多孔介质颗粒为膨胀珍珠岩，该珍珠岩的粒径大小为2.5mm，通过外部循环水浴(外部导热液体循环加热设备)向外桶本体1-4与内桶本体2-9之间的密闭空腔中循环提供50℃的恒温水，向内桶本体2-9中添加25#石蜡，密闭空腔提供的50℃恒温环境能够让此石蜡完全融化；融化后的石蜡均匀的分布在波轮搅拌盘3-3的周边，所述波轮搅拌盘肋片垂直高度为8cm，波轮搅拌盘下半部分的最外沿处距离内桶本体内壁的距离为2mm，波轮搅拌盘最低点距离内桶本体底部的距离为10cm，融化后的石蜡能够通过波轮搅拌盘最外沿处与内桶本体内壁之间2mm的间隙填充在波轮搅拌盘最低点和内桶本体底部之间10cm的空隙中，从而达到液封的效果；本实施例珍珠岩的粒径大小比波轮搅拌盘最外沿处与内桶本体内壁之间2mm的间隙要大，因此该粒径的珍珠岩不能通过波轮搅拌盘最外沿处与内桶本体内壁之间的间隙漏到内桶底部。

实施例3

本实施例装置各部分的连接及位置关系同实施例1，本实施例中导热液体为导热油，液体相变材料2-7为石蜡，该石蜡相变材料的吸热峰熔化起始点温度为24.0℃，熔化终止温度为26.9℃，相变潜热值为126.2J/g，选用的固态多孔介质颗粒为膨胀珍珠岩。通过外部导热液体循环加热设备向外桶本体1-4与内桶本体2-9之间的密闭空腔中提供50℃导热油，打开内桶上盖2-4，向内桶中添加10.00kg石蜡，并且在固体放料盘3-1中添加5.00kg膨胀珍珠岩，盖上内桶上盖，通过真空抽气孔2-3连接外部真空抽气设备，打开真空抽气阀门2-2，并开启真空抽气设备，待内桶本体内部真空度为0.1MPa时关闭外部真空抽气设备，同时也关闭真空抽气阀门2-2，使内桶本体内部的真空度稳定的维持在0.1MPa。开启搅拌电机，搅拌电机的转速控制在120rpm，搅拌电机3-5带动波轮搅拌盘3-3和固体放料盘3-1进行转动，在转动的状态下，固体放料盘3-1中的膨胀珍珠岩颗粒通过离心作用，向内桶本体内部散落，同时，波轮搅拌盘3-3对内桶中的固态多孔介质颗粒进行搅拌。反应期间可以通过观察孔2-8观察内桶中的反应情况。持续反应4h后，打开真空抽气阀门2-2，使内桶内部变为常压的状态后，打开内桶上盖2-4，并拆卸固体放料盘3-1，卸料。经过测试，通过本实施例装置批量加工的复合相变颗粒的相变温度为22.6℃，热焓为70.19J/g，复合相变颗粒的总质量为11.50kg，与添加进去的5kg膨胀珍珠岩相比，质量增重了6.50kg，可以确定增重的这一部分质量为多孔介质吸附的液体相变材料的质量，因此本实施例中固态多孔介质颗粒膨胀珍珠岩和液体相变材料石蜡的吸附比为1:1.3。

将实施例2-3生产的复合相变颗粒与实验室制备的小批量样品及通过对多孔介质孔隙率和容积率的计算得到理论的相变材料吸附比例进行对比，可知，通过本发明装置生产的复合相变颗粒中固体多孔介质和液体相变材料的吸附比例与其完全一致，表明本发明装置及方法进行批量化生产复合相变颗粒是切实可行的。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种复合相变颗粒的生产装置，其特征在于该装置包括外桶、内桶、搅拌机构和支架；内桶套在外桶内，内桶的内部固定有搅拌机构，外桶的下部与支架连接，并依靠支架固定支撑；

所述内桶包括顶端开口的内桶本体，内桶本体上设有内桶上盖，内桶上盖与内桶本体通过密封扣相连，在内桶上盖内部设有密封垫圈，所述内桶上盖上设有真空抽气孔，在真空抽气孔的两侧分别设有一个内桶上盖把手，内桶上盖把手与内桶上盖焊接在一起，在真空抽气孔的后方设有观察孔；所述真空抽气孔上设有真空抽气阀门，真空抽气孔与外部真空抽气设备相连接；在内桶本体的底部中心设有两端开口的空心圆柱形转轴保护筒，所述转轴保护筒与内桶本体底部相焊接；

所述外桶包括封闭的圆柱体状外桶本体，围绕外桶本体的外表面设有外桶保温层，在外桶本体的内壁与内桶本体的外壁之间构成密闭空腔，在外桶本体的顶部左侧和右侧分别设有导热液体进液口和导热液体出液口，通过导热液体进液口和导热液体出液口向外桶本体的内壁与内桶本体的外壁之间构成的密闭空腔内填充导热液体，导热液体进液口和导热液体出液口分别与外部导热液体循环加热设备连接；

所述搅拌机构包括搅拌主轴、固体放料盘、波轮搅拌盘、联轴器和搅拌电机；所述搅拌主轴置于转轴保护筒之内，搅拌主轴的下端通过联轴器与搅拌电机相连，所述搅拌电机固定在支架上，搅拌主轴的上部从上至下依次连接有固体放料盘和波轮搅拌盘，波轮搅拌盘的底部伸入液体相变材料中，所述固体放料盘包括盘体和套筒，盘体为圆盘形，盘体的底面与侧面呈30-50°夹角，盘体中心固定在套筒上，所述套筒为空心圆柱体，将套筒套在搅拌主轴上部，并通过螺帽与搅拌主轴固定相连；所述波轮搅拌盘的顶部中心与搅拌主轴焊接在一起，波轮搅拌盘呈草帽状，波轮搅拌盘的上半部分套在转轴保护筒外面，但不与转轴保护筒相接触，波轮搅拌盘的下半部分呈圆盘状，在圆盘上等间距的设置有肋片，波轮搅拌盘下半部分沿圆周方向的最外沿处距内桶本体内壁的距离小于固态多孔介质颗粒的最小直径。

2.根据权利要求1所述的复合相变颗粒的生产装置，其特征在于所述波轮搅拌盘的最低点距离内桶本体底部的距离为2-20cm。

3.根据权利要求1所述的复合相变颗粒的生产装置，其特征在于所述固体放料盘的盘体数量为2-5个，盘体自上而下同轴固定在套筒上。

4.一种复合相变颗粒的制备方法，其特征在于该方法利用权利要求1所述的复合相变颗粒的生产装置，该方法的步骤是：

1)添加液体相变材料：通过外部循环加热设备连接导热液体进液口和导热液体出液口，向外桶本体与内桶本体之间的密闭空腔提供恒温导热液体，待内桶本体内部温度稳定后，开启内桶上盖，向内桶本体中加入液体相变材料，加入的液体相变材料在内桶本体恒温的环境中会融化为熔融液体相变材料，并均匀的填充在波轮搅拌盘的周边，与转轴保护筒接触，液体相变材料的液面高度小于转轴保护筒的高度；

2)添加固态多孔介质颗粒，抽真空：向固体放料盘中添加一定质量的固态多孔介质颗粒，盖上内桶上盖，通过真空抽气孔连接的外部真空抽气设备对内桶本体内部进行抽真空，抽到真空度为0.1-0.2MPa时，关闭外部真空抽气设备和真空抽气阀门；

3)搅拌反应：开启搅拌电机，搅拌电机带动波轮搅拌盘和固体放料盘进行转动，随着搅拌电机的转动，固体放料盘中的固态多孔介质颗粒将缓慢的落入内桶本体底部，参与反应；波轮搅拌盘对落入液体相变材料中的固态多孔介质颗粒进行搅拌；

4)反应完毕，卸料：反应完毕后，关闭搅拌电机，并打开真空抽气阀门，使内桶内部变为常压的状态后，打开内桶上盖，并拆卸固体放料盘，卸料，制备出复合相变颗粒。