CN201116844Y - 热管强化金属氢化物蓄热装置 - Google Patents

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CN201116844Y CNU2007200722215U CN200720072221U CN201116844Y CN 201116844 Y CN201116844 Y CN 201116844Y CN U2007200722215 U CNU2007200722215 U CN U2007200722215U CN 200720072221 U CN200720072221 U CN 200720072221U CN 201116844 Y CN201116844 Y CN 201116844Y
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章学来
吕磊磊
杨培莹
盛青青
叶金
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Abstract

本实用新型公开一种热管强化金属氢化物蓄热装置，包括蓄热槽、置于蓄热槽中的热管、套装于热管上端的金属肋片、蓄热槽下部用挡板隔开的供热流体进口管和供热流体出口管；所述装置还包括流量调节阀、贮氢槽、电加热器，所述蓄热槽上部有气体通道，该气体通道通过流量调节阀与贮氢槽相连通，电加热器与贮氢槽相连；蓄热槽和贮氢槽内填有贮氢材料。本实用新型结构简单，提高了能源利用效率，具有较好的经济性和实用性。

Description

热管强化金属氢化物蓄热装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于空调的热回收装置，特别涉及一种用于空调的热管强化金属氢化物蓄热装置，适用于节能领域。
技术背景
夏季，宾馆、会所等类建筑为了满足宾客对舒适、健康居住环境以及各种使用功能的要求，需要同时供冷和供热。在常规系统中，一般要设置两套独立的系统，分别供应冷量和热量，其优点是：热水供应系统与空调系统相互独立，互不干扰，易于调节。但是，近年来随着我国对“节能、环保”问题认识的逐渐增强，使得常规系统在实际运行中所暴露出来的问题也日益严重。于是回收空调冷凝热用于热水系统越来越受到人们的重视。
回收空调冷凝热用于热水供应，是在不降低建筑物使用功能和舒适性标准的前提下，将两个常规的独立性、单向性系统，改造成一个整体性、可循环性系统。在夏季，由于省去了常规锅炉房热水供应系统，取而代之的是空调冷凝热回收系统进行热水供应。目前，大多数蓄热装置采用水蓄热，近年来也提出利用相变材料PCMs(Phase Change Materials)来蓄热。但是，由于这两种蓄热方式的蓄热密度小，导热性能差、体积大等不足限制了其广泛推广。
根据氢化物的热化学反应，可以通过储存热能的方法，将低位热能储存到固态金属中，待需要使用时，再由它释放供给高位热能。用这种方法储存热量，储存期可以很长，而且储存的是低位热能，释放出来的高位热能，具有热泵的性质。储存器中的原料可以长期循环使用，也不消耗氢气。
某些金属氢化物与氢气之间的反应为可逆反应利用金属氢化物吸热放氢和吸氢放热的特点，通过交替加热与冷却，实现加热或制冷的目的。反应的化学方程式如下：
Figure Y20072007222100041
式中：M(x)为贮氢材料；MHx(s)为对应的金属氢化物；ΔH为氢化物生成焓变，即反应热；P1、T1为放氢时的压力和温度；P2、T2为吸氢时的压力和温度。S表示物质为固体状态、g表示物质为气体状态。金属氢化物的平衡压力随温度的增大而急剧升高，随温度的降低而急剧降低。
对金属氢化物进行加热，反应向右进行，即在温度T1下释放出压力为P1的氢气，相当于把热能转变为化学能(氢)。反之，如果反应压力高于温度T2条件下的平衡分解压力P2，反应向左进行，吸氢并释放出温度为T2的热量ΔH，相当于把化学能(氢)转变为热能，该部分所释放的热量将被收集为制取热水。
针对本装置的用途特点回收压缩机出口高温制冷剂(该温度值大概在65℃左右)的热量，采用可应用于中温热源的贮氢材料，并且位增大蓄热量和放热量，蓄热用金属氢化物的生成热应尽量大，贮氢用金属氢化物的生成热应尽量小，而且这两种合金的热容量都应尽量小。此外，还要贮氢材料满足反应速度快、可逆性好、价格低廉等要求。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种通过回收冷凝热作为动力来驱动金属氢化物循环，通过金属氢化物与氢气之间可逆反应的热效应来实现加热热水的热管强化金属氢化物蓄热装置。
本实用新型可通过以下技术方案予以实现：
一种热管强化金属氢化物蓄热装置，其特征在于，包括蓄热槽、置于蓄热槽中的热管、套装于热管上端的金属肋片、蓄热槽下部用挡板隔开的供热流体进口管和供热流体出口管；所述装置还包括流量调节阀、贮氢槽、电加热器；蓄热槽上部有气体通道，该气体通道通过流量调节阀与贮氢槽相连通，电加热器与贮氢槽相连；蓄热槽和贮氢槽内填有贮氢材料。
所述装置还包括一隔热容器，该隔热容器置于蓄热槽的上端，
所述金属肋片置于隔热容器内。
所述隔热容器上置有取热流体进口管和取热流体出口管。
所述的贮氢材料为金属氢化物。
本发明的有益效果是：采用热管强化金属氢化物蓄热，回收冷凝废热用于热水系统，解决了现有用两套系统独立供冷和供热的方式，从而极大地简化了系统节省了投资，并且从能量利用的角度提高了能源利用效率，提高机组的运行效率，具有较好的经济性和实用性。
附图说明
图1为本实用新型蓄热时的状态示意图。
图2为为本实用新型放热时的状态示意图。
其中1-蓄热槽、2-贮氢材料(蓄热用)、3-热管、4-金属肋片、5-流量调节阀、6-贮氢材料(贮氢用)、7-贮氢槽、8-电加热器、9-隔热材料、10-供热流体进口管、11-供热流体出口管、12-挡板、13-取热流体进口管、14-取热流体出口管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，热管强化金属氢化物蓄热装置包括蓄热槽1，蓄热槽1为耐压容器，里面充填作蓄热介质用的贮氢材料2，热管3置于蓄热槽1内，套装于热管3上端的金属肋片4起到强化传热的目的，蓄热槽1下部用挡板12隔开的供热流体进口管10和供热流体出口管11，蓄热槽1上部留有气体通道，该气体通道通过流量调节阀5与贮氢槽7相连，贮氢槽7也作为耐压容器里面也充填做贮氢介质用的贮氢合金6，电加热器8与贮氢槽7相连，用于加热贮氢槽7内贮氢材料6。贮氢材料2和贮氢材料6为金属氢化物。
参看图1，装置蓄热时，供热流体进口管10和供热流体出口11与高温制冷剂管相连接，在蓄热槽1下部热流体通道内完成换热，热管3内的工作介质受热蒸发而上升，在蓄热室中部分，热管3的周围为温度较低的金属氢化物2反应床，热管3内的工作介质遇冷而将热量放出传递给管外的金属氢化物2，金属氢化物2吸热达到一定温度和压力后被分解放出氢气，并不断将能量储存起来，热管3内冷凝后的工作介质沿热管内管壁回流到蒸发端，重新遇热蒸发而重复上述过程，实现能量的储存。释放出来的氢气通过流量调节阀5进入贮氢槽7，并与贮氢槽里的金属反应后，以氢化物形式贮存下来。即热以氢化学能的形式贮存起来。蓄热槽中通过热管传递后的余热还可以以对流或辐射的方式被取热流体利用。
参看图2，能量储存完毕而无热源可以利用时，本实用新型便发挥热源作用。在贮氢槽7中用电加热器8加热金属氢化物6，使其受热分解得到氢气，并将氢气加热到高于氢化物蓄热槽温度下的平衡分解压力，然后将氢气通过流量调节阀5送入蓄热槽1。在蓄热槽里，由于氢与合金反应为放热反应，生成氢化物形式同时释放出热量。热管3内工作介质在热环境下，受热蒸发而上升，当在通道通过温度较低的取热流体时，热管内的工作介质便在换热器的冷流体通道段冷凝而将热量放出，传递给管外通过的温度较低的取热流体，实现能量的释放。这里需要辅助热源(电加热器或废热)来驱动，但是所消耗的能量对比蓄热器储存的热量十分的小。
当不需要能量的储存而直接进行能量的利用时，本装置仍能充分发挥其效力，在冷、热流体分别通过其通道时，热管3能将热量由热源传递给冷流体，基于传热分析，热管与沿程周围介质的热交换占很少一部分。以上三个过程实现了蓄热器的双效功能。
在装置设计中，为改善氢化物自身的传热性能，采用在氢化物粉末中添加适量的导热性能较好的金属纤维如铝，从而提高氢化物导热性能。再者就是利用热管的强导热性能来强化换热。除此之外，本装置还可以设计成单元组合式以适用于较大热源的系统。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1. 一种热管强化金属氢化物蓄热装置，其特征在于，包括蓄热槽、置于蓄热槽中的热管、套装于热管上端的金属肋片、蓄热槽下部用挡板隔开的供热流体进口管和供热流体出口管；所述装置还包括流量调节阀、贮氢槽、电加热器；蓄热槽上部有气体通道，该气体通道通过流量调节阀与贮氢槽相连通，电加热器与贮氢槽相连；蓄热槽和贮氢槽内填有贮氢材料。
2. 根据权利要求1所述的热管强化金属氢化物蓄热装置，其特征在于，所述装置还包括一隔热容器，该隔热容器置于蓄热槽的上端，所述金属肋片置于隔热容器内。
3. 根据权利要求2所述的热管强化金属氢化物蓄热装置，其特征在于，所述隔热容器上置有取热流体进口管和取热流体出口管。
4. 根据权利要求1所述的热管强化金属氢化物蓄热装置，其特征在于，所述贮氢材料为金属氢化物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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