專利名稱：相變蓄換熱模塊、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
相變蓄換熱模塊、裝置及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及強化蓄熱/傳熱器領(lǐng)域，特別涉及一種相變蓄換熱模塊、裝置 及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]相變蓄熱由于蓄能密度高、蓄熱溫差變化小等優(yōu)點而得到廣泛使用。常用相變 蓄熱\換熱器結(jié)構(gòu)隨應(yīng)用范圍的不同而不同。如常見的包覆式蓄熱/換熱管通常采用兩 種結(jié)構(gòu)形式(1)同心套管形式。套管的環(huán)形空間由徑向翅片分隔，每個翅片上開兩個 孔。制造時先將翅片焊在內(nèi)管上，再套上外套管，從端部充灌PCM后密封。翅片既能 強化傳熱，又能改善空穴分布，防止出現(xiàn)熱松脫。( 單個獨立的相變材料容器。每個 小容器分別套裝在工質(zhì)導(dǎo)管上，容器與氣管的交界面用釬焊連接以減少接觸熱阻。[0003]另外一種典型的相變蓄熱結(jié)構(gòu)是將相變蓄熱材料充裝在板式或管式容器中，然 后裝入大的容器中，其間留有空隙通道供傳熱流體(用于加熱或冷卻PCM)流過。該種 相變蓄熱器的構(gòu)造簡單，適宜于中低溫相變蓄熱。[0004]由于絕大部分相變蓄熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)都比較小，導(dǎo)致相變蓄能效率很低，限 制了相變蓄熱材料的實際推廣和應(yīng)用。因此，為了使相變蓄熱器能夠達到實際應(yīng)用的目 的，必須考慮采用強化傳熱措施以提高蓄熱換熱效率和速度，改善換熱表面的熱流均勻 性。[0005]目前為止，已提出了很多相變蓄熱材料強化傳熱的方法。常用的方法有相變蓄 熱材料內(nèi)添加金屬、翅片管和翅片板、添加鋁屑或鋁片等，還有一種方法是將相變蓄熱 材料灌注在金屬多孔層中以增大介質(zhì)中的熱傳導(dǎo)性能。最近幾年，有研究者提出在石墨 多孔材料內(nèi)充灌相變蓄熱材料來強化傳熱。最近也有采用微膠囊相變蓄熱材料制備蓄熱 換熱器的技術(shù)，其主要目的是增大換熱面積。這兩種蓄熱換熱方式雖然都能較大提高蓄 熱換熱性能，但較高的初投資成本限制了其實際推廣應(yīng)用。[0006]此外，這些現(xiàn)有的換熱管在加工或是換熱方面都有一定程度的缺陷如繞簧有 間隙，擠肋有限，疊片有間隙又廢料等，上述元件還有間接傳熱的缺陷。另外，當出現(xiàn) 負荷變化或是供應(yīng)熱量變化時，這些設(shè)備都無法做出相應(yīng)的調(diào)整，不能起到很好的緩沖 調(diào)節(jié)和保護作用，造成能源的浪費并影響相關(guān)設(shè)備的壽命。[0007]另外，在戶外通訊設(shè)備的運行過程中，為了給通訊設(shè)備提供一種相對適宜的工 作環(huán)境，通常的解決方法就是采用主動式冷卻方式，即當戶外基站內(nèi)部的空氣溫度高于 給定值的時候，啟動常規(guī)的空調(diào)冷卻系統(tǒng)，降低內(nèi)部空間的空氣溫度，給通訊設(shè)備提供 一個較好的環(huán)境，以確保其工作在額定的溫度范圍以內(nèi)。雖然這種冷卻方式技術(shù)成熟、 可靠，但是這種方案具有初投資成本高、能耗多、系統(tǒng)維護費用高、不可靠等一系列缺 點ο實用新型內(nèi)容[0008]有鑒于此，本實用新型提供了一種能夠主動適應(yīng)負荷變化或是供應(yīng)熱量變化， 做出相應(yīng)的調(diào)整，起到緩沖調(diào)節(jié)和保護作用的相變蓄換熱模塊，同時還提出了一種由相 變蓄換熱模塊組成的相變蓄換熱裝置，以及由相變蓄換熱裝置組成的相變蓄換熱系統(tǒng)。[0009]本實用新型的目的之一是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的所述相變蓄熱模塊為金 屬矩形板狀結(jié)構(gòu)，在相變蓄換熱模塊的至少一個大面上沿與長度邊或?qū)挾冗吰叫械姆较?設(shè)置有多根并列且相互平行的凸條，形成鋸齒面，該鋸齒面沿與凸條設(shè)置方向垂直的方 向截得的橫截面呈單面鋸齒狀；所述相變蓄換熱模塊的內(nèi)部設(shè)置有密封腔室，所述密封 腔室內(nèi)填充有溫度相變材料。[0010]進一步，所述相變蓄換熱模塊是由兩塊橫截面呈單面鋸齒狀的金屬型材平面相 對、鋸齒面朝外構(gòu)接而成，所述密封腔室由金屬型材相對的部分圍接密封而成；[0011]進一步，所述兩塊金屬型材的鋸齒面上下對稱設(shè)置；[0012]進一步，所述金屬型材的橫截面為矩形齒面；[0013]進一步，所述金屬型材的齒高和齒寬的取值范圍為3mm 6mm;[0014]進一步，所述溫度相變材料中填充了金屬泡沫銅或金屬屑，也可以是其他有利 于提高相變蓄換熱模塊導(dǎo)熱系數(shù)的物質(zhì)。[0015]本實用新型的目的之二是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的由相變蓄換熱模塊組成 的相變蓄換熱裝置，該裝置包括相變蓄換熱模塊和固定框架，多個相變蓄換熱模塊以垂 直固定的方式沿同一方向并列設(shè)置在固定框架上，相鄰相變蓄換熱模塊上的鋸齒面的槽 道相互平行；[0016]進一步，所述相鄰的相變蓄換熱模塊之間的距離為30 100mm。[0017]本實用新型的目的之三是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種由相變蓄換熱裝置 組成的相變蓄換熱系統(tǒng)，所述相變蓄換熱系統(tǒng)由多個沿安裝空間的縱向交錯設(shè)置的相變 蓄換熱裝置組成。[0018]本實用新型的有益效果是[0019]1.本實用新型的相變蓄換熱模塊能夠根據(jù)需要搭建成相變蓄換熱裝置或系統(tǒng)，能夠 主動適應(yīng)負荷變化或是供應(yīng)熱量變化，依此做出相應(yīng)的調(diào)整，起到緩沖調(diào)節(jié)和保護作用；[0020]2.因此本實用新型采用金屬泡沫銅來強化相變材料內(nèi)部的傳熱，金屬泡沫銅的 引入，一方面大大提高了相變材料的當量導(dǎo)熱系數(shù)，使得相變蓄/放熱率得到很大程度 的提高；另一方面，由于金屬泡沫銅具有很大的孔隙率，能夠確保在有限的容積內(nèi)得到 最大質(zhì)量的相變材料。[0021]3.本實用新型的相變蓄換熱模塊采用特殊矩形齒狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以最大程度地 擴張相變材料與換熱介質(zhì)間的熱交換面積，減小相變模塊表面與空氣間的對流換熱熱 阻，從而進一步提高了相變蓄/放熱率；[0022]4.本實用新型的相變蓄換熱裝置由大小均一的相變蓄換熱模塊及相應(yīng)的支撐框 架組成，蓄熱換熱量的大小能夠靈活地通過標準相變蓄換熱模塊的數(shù)量進行調(diào)整，在該 蓄熱體中，相變模塊豎直放置，使矩形齒狀槽道沿垂直方向布置，且相鄰平行相變模塊 間的距離不小于30mm，以利于空氣的流動和傳熱；[0023]5.本實用新型的相變蓄換熱系統(tǒng)包括兩層或以上的相變相變蓄換熱裝置，且上4下相鄰兩層模塊在豎直方向上應(yīng)交錯布置，從而有利于相變模塊與空氣間的換熱；[0024]6.本實用新型的相變蓄換熱模塊結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，安裝方便，能夠組成多 種適合需要的相變蓄換熱裝置和系統(tǒng)，適合在多種場合推廣使用。[0025]本實用新型的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡 述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見 的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導(dǎo)。本實用新型的目標和其他優(yōu)點可以通過 下面的說明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。


[0026]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實 用新型作進一步的詳細描述，其中[0027]圖1為相變蓄換熱模塊的正面示意圖；[0028]圖2為相變蓄換熱模塊的側(cè)視圖；[0029]圖3為圖1沿A-A向的剖面示意圖；[0030]圖4為相變蓄換熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0031]圖5為相變蓄換熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0032]以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應(yīng)當理解，優(yōu) 選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。[0033]如圖1至圖3所示，本實用新型的相變蓄換熱模塊，采用金屬矩形板狀結(jié)構(gòu)，本 實施例中，該相變蓄換熱模塊是由兩塊橫截面呈單面鋸齒狀的金屬型材1平面相對、鋸 齒面朝外構(gòu)接而成，兩塊金屬型材1的鋸齒面上下對稱設(shè)置且金屬型材的橫截面為矩形 齒面。金屬型材1的齒高和齒寬的取值范圍為5mm。[0034]密封腔室2由金屬型材1相對的部分圍接密封而成，密封腔室上與鋸齒面槽道方 向垂直的橫截面的寬度小于10mm，其沿鋸齒面槽道方向的長度不大于500mm，在密封 腔室2內(nèi)填充有溫度相變材料3。本實施例中溫度相變材料選用金屬泡沫銅，金屬泡沫銅 具有良好的導(dǎo)熱性能，作為填充材料能明顯改善相變儲能裝置的傳熱性能和內(nèi)部溫度均 勻性。[0035]當然，本實用新型的相變蓄換熱模塊也可以在一個大面上沿長度或?qū)挾确较蛟O(shè) 置有多根平行的凸條，形成單面鋸齒面，該鋸齒面沿與凸條設(shè)置方向垂直的方向截得的 橫截面呈單面鋸齒狀，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)置用于滿足特殊場合的需要。[0036]如圖4所示(圖中的箭頭方向為空氣流動的方向)，本實用新型的相變蓄換熱模 塊組成的相變蓄換熱裝置，包括相變蓄換熱模塊和固定框架，多個相變蓄換熱模塊以垂 直固定的方式沿同一方向并列設(shè)置在固定框架上，本實施例中，相鄰相變蓄換熱模塊上 的鋸齒面相互平行且鋸齒面上的槽道也相互平行，相鄰的相變蓄換熱模塊之間的距離d 為 30mmo[0037]如圖5所示，本實用新型的由相變蓄換熱裝置組成的相變蓄換熱系統(tǒng)，由多個 沿安裝空間的縱向交錯設(shè)置的相變蓄換熱裝置組成(圖中為三層，以I、II、III表示)。在夜晚環(huán)境溫度較低的時候，能以自然對流或強迫對流的形式向周圍外環(huán)境放熱，相變 材料因放熱而由液態(tài)變成過冷的固態(tài)，為第二天白天的吸熱做好準備；在白天周圍環(huán)境 溫度較高的時候，其安裝場所的的熱空氣流過該模塊，一方面，相變材料因吸熱而由過 冷的固態(tài)逐漸變成液態(tài)，為內(nèi)部的設(shè)備提供冷量；另一方面，熱空氣流經(jīng)相變蓄換能模 塊時因放熱而降低自身的溫度，從而使相變相變蓄換熱裝置出口的空氣溫度大大低于外 部環(huán)境的溫度，為內(nèi)部通訊設(shè)備提供一個較好的工作環(huán)境，滿足其散熱的需求。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管 參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以 對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍， 其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.相變蓄換熱模塊，其特征在于所述相變蓄熱模塊為金屬矩形板狀結(jié)構(gòu)，在相變 蓄換熱模塊的至少一個大面上沿與長度邊或?qū)挾冗吰叫械姆较蛟O(shè)置有多根并列且相互平 行的凸條，形成鋸齒面，該鋸齒面沿與凸條設(shè)置方向垂直的方向截得的橫截面呈單面鋸 齒狀；所述相變蓄換熱模塊的內(nèi)部設(shè)置有密封腔室，所述密封腔室內(nèi)填充有溫度相變材 料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變蓄換熱模塊，其特征在于所述相變蓄換熱模塊是由 兩塊橫截面呈單面鋸齒狀的金屬型材平面相對、鋸齒面朝外構(gòu)接而成，所述密封腔室由 金屬型材相對的部分圍接密封而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變蓄換熱模塊，其特征在于所述兩塊金屬型材的鋸齒 面上下對稱設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相變蓄換熱模塊，其特征在于所述金屬型材的橫截面為 矩形齒面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的相變蓄換熱模塊，其特征在于所述金屬型材的齒高和齒 寬的取值范圍為3_ 6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變蓄換熱模塊，其特征在于所述密封腔室上，與鋸齒 面槽道方向垂直的橫截面的寬度小于10_，所述密封腔室沿鋸齒面槽道方向的長度不大 于 500mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相變蓄換熱模塊，其特征在于所述溫度相變材料為金屬 泡沫銅或金屬屑。
8.由權(quán)利要求1至7任一所述的相變蓄換熱模塊組成的相變蓄換熱裝置，其特征在 于包括相變蓄換熱模塊和固定框架，多個相變蓄換熱模塊以垂直固定的方式沿同一方 向并列設(shè)置在固定框架上，相鄰相變蓄換熱模塊上的鋸齒面的槽道相互平行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的相變蓄換熱裝置，其特征在于相鄰的相變蓄換熱模塊之 間的距離為30 100mm。
10.由權(quán)利要求8所述的相變蓄換熱裝置組成的相變蓄換熱系統(tǒng)，其特征在于所述 相變蓄換熱系統(tǒng)由多個沿安裝空間的縱向交錯設(shè)置的相變蓄換熱裝置組成。
專利摘要本實用新型公開了一種相變蓄換熱模塊、裝置及系統(tǒng)，所述相變蓄熱模塊為金屬矩形板狀結(jié)構(gòu)，在相變蓄換熱模塊的至少一個大面上沿與長度邊或?qū)挾冗吰叫械姆较蛟O(shè)置有多根并列且相互平行的凸條，形成鋸齒面，該鋸齒面沿與凸條設(shè)置方向垂直的方向截得的橫截面呈單面鋸齒狀；所述相變蓄換熱模塊的內(nèi)部設(shè)置有密封腔室，所述密封腔室內(nèi)填充有溫度相變材料，本實用新型的相變蓄換熱模塊能夠根據(jù)需要搭建成相變蓄換熱裝置或相變蓄換熱系統(tǒng)，能夠主動適應(yīng)負荷變化或是供應(yīng)熱量變化，依此做出相應(yīng)的調(diào)整，起到緩沖調(diào)節(jié)和保護作用。
文檔編號F28F21/08GK201811625SQ201020104208
公開日2011年4月27日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者崔文智, 廖全, 李隆鍵 申請人:重慶大學(xué)