專利名稱：熱管強化金屬氫化物蓄熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于空調(diào)的熱回收裝置，特別涉及一種用 于空調(diào)的熱管強化金屬氫化物蓄熱裝置，適用于節(jié)能領(lǐng)域。技術(shù)背景夏季，賓館、會所等類建筑為了滿足賓客對舒適、健康居住環(huán) 境以及各種使用功能的要求，需要同時供冷和供熱。在常規(guī)系統(tǒng)中， 一般要設(shè)置兩套獨立的系統(tǒng)，分別供應(yīng)冷量和熱量，其優(yōu)點是: 熱水供應(yīng)系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)相互獨立，互不干擾，易于調(diào)節(jié)。但是， 近年來隨著我國對"節(jié)能、環(huán)保"問題認識的逐漸增強，使得常規(guī) 系統(tǒng)在實際運行中所暴露出來的問題也日益嚴重。于是回收空調(diào)冷 凝熱用于熱水系統(tǒng)越來越受到人們的重視?；厥湛照{(diào)冷凝熱用于熱水供應(yīng)，是在不降低建筑物使用功能和 舒適性標準的前提下，將兩個常規(guī)的獨立性、單向性系統(tǒng)，改造成 一個整體性、可循環(huán)性系統(tǒng)。在夏季，由于省去了常失見鍋爐房熱水 供應(yīng)系統(tǒng)，取而代之的是空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)進行熱水供應(yīng)。目 前，大多數(shù)蓄熱裝置采用水蓄熱，近年來也提出利用相變材料PCMs (Phase Change Materials)來蓄熱。但是，由于這兩種蓄熱方式 的蓄熱密度小，導(dǎo)熱性能差、體積大等不足限制了其廣泛推廣。根據(jù)氫化物的熱化學(xué)反應(yīng)，可以通過儲存熱能的方法，將低位 熱能儲存到固態(tài)金屬中，待需要使用時，再由它釋放供給高位熱 能。用這種方法儲存熱量，儲存期可以很長，而且儲存的是低位熱 能，釋放出來的高位熱能，具有熱泵的性質(zhì)。儲存器中的原料可以 長期循環(huán)使用，也不消耗氫氣。某些金屬氫化物與氫氣之間的反應(yīng)為可逆反應(yīng)利用金屬氬化物吸熱方文氬和吸氫^:熱的特點，通過交替加熱與冷卻，實現(xiàn)加熱或制 冷的目的。反應(yīng)的化學(xué)方程式如下M/^)+A//<=>Mw+|//2(g) 式中Mw為貯氫材料；MH^為對應(yīng)的金屬氫化物；AH為氫化物生 成焓變，即反應(yīng)熱；P1、T1為放氫時的壓力和溫度；P2 、 T2為 吸氫時的壓力和溫度。S表示物質(zhì)為固體狀態(tài)、g表示物質(zhì)為氣 體狀態(tài)。金屬氫化物的平衡壓力隨溫度的增大而急劇升高，隨溫度 的降低而急劇降低。對金屬氫化物進行加熱，反應(yīng)向右進行，即在溫度Tl下釋放 出壓力為Pl的氫氣，相當于把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能(氬)。反之，如 果反應(yīng)壓力高于溫度T2條件下的平衡分解壓力P2 ,反應(yīng)向左進 行，吸氫并釋放出溫度為T2的熱量AH ，相當于把化學(xué)能(氫) 轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽摬糠炙尫诺臒崃繉⒈皇占癁橹迫崴?。針對本裝置的用途特點回收壓縮機出口高溫制冷劑(該溫度值 大概在65。C左右)的熱量，采用可應(yīng)用于中溫熱源的貝i氫材料，并 且位增大蓄熱量和放熱量，蓄熱用金屬氫化物的生成熱應(yīng)盡量大，貯氫用金屬氫化物的生成熱應(yīng)盡量小，而且這兩種合金的熱容量都 應(yīng)盡量小。此外，還要貯氫材料滿足反應(yīng)速度快、可逆性好、價格 低廉等要求。發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，'本實用新型提供一種通過回收 冷凝熱作為動力來驅(qū)動金屬氫化物循環(huán)，通過金屬氫化物與氫氣之 間可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)來實現(xiàn)加熱熱水的熱管強化金屬氫化物蓄熱裝 置。本實用新型可通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種熱管強化金屬氬化物蓄熱裝置，其特征在于，包括蓄熱 槽、置于蓄熱槽中的熱管、套裝于熱管上端的金屬肋片、蓄熱槽下 部用擋板隔開的供熱流體進口管和供熱流體出口管；所述裝置還包 括流量調(diào)節(jié)閥、P&氬槽、電加熱器；蓄熱槽上部有氣體通道，該氣 體通道通過流量調(diào)節(jié)閥與貯氫槽相連通，電加熱器與貯氳槽相連； 蓄熱槽和貯氫槽內(nèi)填有貯氫材料。所述裝置還包括一隔熱容器，該隔熱容器置于蓄熱槽的上端，所述金屬肋片置于隔熱容器內(nèi)。所述隔熱容器上置有取熱流體進口管和取熱流體出口管。 所述的貯氳材料為金屬氫化物。本發(fā)明的有益效果是采用熱管強化金屬氫化物蓄熱，回收冷 凝廢熱用于熱水系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有用兩套系統(tǒng)獨立供冷和供熱的方式，從而極大地簡化了系統(tǒng)節(jié)省了投資，并且從能量利用的角度提 高了能源利用效率，提高機組的運行效率，具有較好的經(jīng)濟性和實 用性。


圖1為本實用新型蓄熱時的狀態(tài)示意圖。圖2為為本實用新型放熱時的狀態(tài)示意圖。 其中1—蓄熱槽、2—貯氫材料(蓄熱用)、3—熱管、4—金屬肋 片、5—流量調(diào)節(jié)閥、6—貯氫材料(貯氫用)、7—貯氫槽、8—電加 熱器、9一隔熱材料、IO—供熱流體進口管、ll一供熱流體出口管、 12—擋板、13—取熱流體進口管、14—取熱流體出口管。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1所示，熱管強化金屬氫化物蓄熱裝置包括蓄熱槽1,蓄 熱槽1為耐壓容器，里面充填作蓄熱介質(zhì)用的貯氫材料2，熱管3 置于蓄熱槽1內(nèi)，套裝于熱管3上端的金屬肋片4起到強化傳熱的 目的，蓄熱槽1下部用擋板12隔開的供熱流體進口管10和供熱流 體出口管ll，蓄熱槽1上部留有氣體通道，該氣體通道通過流量調(diào) 節(jié)閥5與貯氫槽7相連，貯氫槽7也作為耐壓容器里面也充填做貯 氫介質(zhì)用的貯氬合金6，電加熱器8與貯氫槽7相連，用于加熱貯氬 槽7內(nèi)貯氫材料6。貯氫材料2和貯氫材料6為金屬氬化物。參看圖1，裝置蓄熱時，供熱流體進口管IO和供熱流體出口 11與高溫制冷劑管相連接，在蓄熱槽1下部熱流體通道內(nèi)完成換熱，熱管3內(nèi)的工作介質(zhì)受熱蒸發(fā)而上升，在蓄熱室中部分，熱管3的 周圍為溫度較低的金屬氫化物2反應(yīng)床，熱管3內(nèi)的工作介質(zhì)遇冷 而將熱量放出傳遞給管外的金屬氫化物2,金屬氫化物2吸熱達到 一定溫度和壓力后被分解放出氫氣，并不斷將能量儲存起來，熱管 3內(nèi)冷凝后的工作介質(zhì)沿熱管內(nèi)管壁回流到蒸發(fā)端，重新遇熱蒸發(fā) 而重復(fù)上述過程，實現(xiàn)能量的儲存。釋放出來的氫氣通過流量調(diào)節(jié) 閥5進入5&氬槽7,并與^氬槽里的金屬反應(yīng)后，以氳化物形式!3i 存下來。即熱以氫化學(xué)能的形式貯存起來。蓄熱槽中通過熱管傳遞 后的余熱還可以以對流或輻射的方式凈皮耳又熱流體利用。參看圖2，能量儲存完畢而無熱源可以利用時，本實用新型便發(fā) 揮熱源作用。在貯氫槽7中用電加熱器8加熱金屬氬化物6,使其 受熱分解得到氫氣，并將氫氣加熱到高于氫化物蓄熱槽溫度下的平 衡分解壓力，然后將氫氣通過流量調(diào)節(jié)閥5送入蓄熱槽1。在蓄熱 槽里，由于氳與合金反應(yīng)為放熱反應(yīng)，生成氫化物形式同時釋放出 熱量。熱管3內(nèi)工作介質(zhì)在熱環(huán)境下，受熱蒸發(fā)而上升，當在通道 通過溫度較低的取熱流體時，熱管內(nèi)的工作介質(zhì)便在換熱器的冷流 體通道段冷凝而將熱量放出，傳遞給管外通過的溫度豐支低的取熱流 體，實現(xiàn)能量的釋放。這里需要輔助熱源(電加熱器或廢熱)來驅(qū) 動，但是所消耗的能量對比蓄熱器儲存的熱量十分的小。當不需要能量的儲存而直接進行能量的利用時，本裝置仍能充分發(fā)揮其效力，在冷、熱流體分別通過其通道時，熱管3能將熱量 由熱源傳遞給冷流體，基于傳熱分析，熱管與沿程周圍介質(zhì)的熱交 換占很少一部分。以上三個過程實現(xiàn)了蓄熱器的雙效功能。在裝置設(shè)計中，為改善氫化物自身的傳熱性能，采用在氫化物 粉末中添加適量的導(dǎo)熱性能較好的金屬纖維如鋁，從而提高氫化物 導(dǎo)熱性能。再者就是利用熱管的強導(dǎo)熱性能來強化換熱。除此之 外，本裝置還可以設(shè)計成單元組合式以適用于較大熱源的系統(tǒng)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu) 點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制， 上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本 發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化 和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所 附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1. 一種熱管強化金屬氫化物蓄熱裝置，其特征在于，包括蓄熱槽、置于蓄熱槽中的熱管、套裝于熱管上端的金屬肋片、蓄熱槽下部用擋板隔開的供熱流體進口管和供熱流體出口管；所述裝置還包括流量調(diào)節(jié)閥、貯氫槽、電加熱器；蓄熱槽上部有氣體通道，該氣體通道通過流量調(diào)節(jié)閥與貯氫槽相連通，電加熱器與貯氫槽相連；蓄熱槽和貯氫槽內(nèi)填有貯氫材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱管強化金屬氫化物蓄熱裝置，其特 征在于，所述裝置還包括一隔熱容器，該隔熱容器置于蓄熱槽的上端， 所述金屬肋片置于隔熱容器內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱管強化金屬氫化物蓄熱裝置，其特 征在于，所述隔熱容器上置有取熱流體進口管和取熱流體出口管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱管強化金屬氫化物蓄熱裝置，其特 征在于，所述貯氫材料為金屬氫化物。
專利摘要本實用新型公開一種熱管強化金屬氫化物蓄熱裝置，包括蓄熱槽、置于蓄熱槽中的熱管、套裝于熱管上端的金屬肋片、蓄熱槽下部用擋板隔開的供熱流體進口管和供熱流體出口管；所述裝置還包括流量調(diào)節(jié)閥、貯氫槽、電加熱器，所述蓄熱槽上部有氣體通道，該氣體通道通過流量調(diào)節(jié)閥與貯氫槽相連通，電加熱器與貯氫槽相連；蓄熱槽和貯氫槽內(nèi)填有貯氫材料。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，提高了能源利用效率，具有較好的經(jīng)濟性和實用性。
文檔編號F28D15/02GK201116844SQ20072007222
公開日2008年9月17日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者金 葉, 呂磊磊, 楊培瑩, 盛青青, 章學(xué)來 申請人:上海海事大學(xué)