專利名稱：直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置以及供熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能源存貯與釋放裝置，特別涉及一種直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置以及供熱方法。
背景技術(shù)：
能源、環(huán)保是制約工業(yè)發(fā)展的最大瓶頸，節(jié)能、降耗已經(jīng)成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的追求目標(biāo)；在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，由于很多能量的供應(yīng)與需求都有較強(qiáng)的時(shí)間性；很多情況下這些熱量的產(chǎn)生是不連續(xù)的，往往就會(huì)造成很大余熱的損失；移動(dòng)供熱技術(shù)能把產(chǎn)生的余熱進(jìn)行儲(chǔ)存，根據(jù)需要把儲(chǔ)存的熱量隨時(shí)供熱；這樣既可以提高能源綜合利用率，又可以降低生產(chǎn)成本。現(xiàn)今使用的移動(dòng)供熱技術(shù)主要存在如下問題其一，采用在密集的蓄熱管體中充填相變材料，通過管外熱媒的流動(dòng)來達(dá)到蓄放熱的目的；這樣消耗了大量金屬，使制造成本大，運(yùn)輸費(fèi)用高；其二，熱媒與相變材料間接接觸，換熱效率低，能量利用率低，蓄熱量??； 其三，蓄熱管體容易受到管外熱媒污染、積垢，水與相變材料熱阻增加，傳熱性能下降，設(shè)備需要定期維護(hù)；其四，由于長(zhǎng)期運(yùn)輸顛簸，管子可能出現(xiàn)疲勞損壞，相變材料泄露，影響系統(tǒng)安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種熱效率高、蓄熱量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全穩(wěn)定的直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置以及供熱方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置，所述供熱裝置包括蓄熱箱體、設(shè)置在蓄熱箱體內(nèi)且內(nèi)部填充有相變材料的蓄熱室以及內(nèi)部充滿高溫介質(zhì)的換熱器，所述蓄熱室上部設(shè)有流體工質(zhì)出口管,所述蓄熱室下部設(shè)有流體工質(zhì)進(jìn)口管；所述流體工質(zhì)進(jìn)口管和流體工質(zhì)出口管分別穿過蓄熱箱體和蓄熱室，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管和流體工質(zhì)出口管分別與換熱器接通；所述流體工質(zhì)進(jìn)口管上設(shè)置流體工質(zhì)泵。優(yōu)選的，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管與蓄熱箱體和蓄熱室之間為焊接。優(yōu)選的，所述流體工質(zhì)出口管與蓄熱箱體和蓄熱室之間為焊接。優(yōu)選的，所述蓄熱箱體與蓄熱室之間填充隔熱保溫材料。優(yōu)選的，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管和流體工質(zhì)出口管上均勻的設(shè)有多個(gè)相同孔徑的噴孔，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管上的噴孔開口朝下，所述流體工質(zhì)出口管上的噴孔開口朝上。優(yōu)選的，所述蓄熱箱體的底板外側(cè)焊接金屬支撐架。優(yōu)選的，本發(fā)明直接接觸式相變移動(dòng)供熱方法，所述供熱方法的步驟如下(I)蓄熱時(shí)，150-300度高溫流體工質(zhì)從換熱器流出，從流體工質(zhì)進(jìn)口管進(jìn)入，通過流體工質(zhì)進(jìn)口管上的噴孔射入蓄熱室內(nèi)，高溫流體工質(zhì)與相變材料直接接觸進(jìn)行熱交換，相變材料因吸熱而不斷升溫，當(dāng)達(dá)到100-200度溫度時(shí)發(fā)生相變，從而將能量?jī)?chǔ)存起來；(2)由于流體工質(zhì)的密度小于相變材料的密度，所以不斷上浮，一定時(shí)間后蓄熱室上部產(chǎn)生分層，通過流體工質(zhì)出口管將流體工質(zhì)排出，流回至換熱器與高溫介質(zhì)換熱，完成一個(gè)循環(huán)；(3)當(dāng)蓄熱完畢后，本裝置即為熱源；20_30度低溫流體經(jīng)取熱流體工質(zhì)進(jìn)口管進(jìn)入蓄熱室內(nèi)與相變材料直接接觸熱交換，蓄熱室內(nèi)的相變材料將熱量傳遞給低溫流體工質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的釋放。優(yōu)選的，所述流體工質(zhì)選用導(dǎo)熱油，其密度為O. 93g/m3。優(yōu)選的，所述相變材料選用赤藻糖醇，其液相密度為I. 28g/m3，固相密度為I. 45g/m3。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明由于流動(dòng)工質(zhì)與相變材料直接接觸，兩種工質(zhì)間的換熱過程不存在液-固-液之間導(dǎo)熱熱阻，減少了兩個(gè)導(dǎo)熱環(huán)節(jié)，傳熱效率得到很大提高，整套設(shè)備體積大大減??；同時(shí)，直接接觸式蓄熱系統(tǒng)省去了蓄熱管體，節(jié)省了金屬的消耗，大幅降低了制造成本；另外，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以有效地避免系統(tǒng)因長(zhǎng)期使用后結(jié)垢而產(chǎn)生的附加熱阻，也減少了清洗管壁等設(shè)備維護(hù)工作量。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件名稱I、蓄熱箱體 2、蓄熱室 3、換熱器 4、流體工質(zhì)進(jìn)口管 5、流體工質(zhì)出口管
6、流體工質(zhì)泵7、噴孔8、金屬支撐架
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參見圖I所示，本發(fā)明直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置包括蓄熱箱體I、設(shè)置在蓄熱箱體I內(nèi)且內(nèi)部填充有相變材料的蓄熱室2以及內(nèi)部充滿高溫介質(zhì)的換熱器3，所述蓄熱室2上部設(shè)有流體工質(zhì)出口管5，所述蓄熱室2下部設(shè)有流體工質(zhì)進(jìn)口管4 ;所述流體工質(zhì)進(jìn)口管4和流體工質(zhì)出口管5分別穿過蓄熱箱體I和蓄熱室2，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管4和流體工質(zhì)出口管5分別與換熱器3接通；所述流體工質(zhì)進(jìn)口管4上設(shè)置流體工質(zhì)泵6。本發(fā)明流體工質(zhì)進(jìn)口管4與蓄熱箱體I和蓄熱室2之間為焊接，流體工質(zhì)出口管 5與蓄熱箱體I和蓄熱室2之間為焊接，蓄熱箱體I與蓄熱室2之間填充隔熱保溫材料。本發(fā)明流體工質(zhì)進(jìn)口管4和流體工質(zhì)出口管5上均勻的設(shè)有多個(gè)相同孔徑的噴孔 7，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管4上的噴孔7開口朝下，所述流體工質(zhì)出口管5上的噴孔7開口朝上。為了便于本發(fā)明安置在運(yùn)輸車上，本發(fā)明蓄熱箱體I的底板外側(cè)焊接金屬支撐架 8。本發(fā)明在使用時(shí)的供熱方法如下蓄熱時(shí)，150-300度高溫流體工質(zhì)從換熱器2流出，從流體工質(zhì)進(jìn)口管4進(jìn)入，并通過進(jìn)口管上的噴孔7射入蓄熱室2與相變材料直接接觸熱交換，相變材料因吸熱而不斷升溫，當(dāng)達(dá)到100-200度時(shí)發(fā)生相變，從而將能量?jī)?chǔ)存起來；由于流體工質(zhì)的密度小于相變材料的密度，所以不斷上浮，一定時(shí)間后蓄熱室2上部產(chǎn)生分層，通過流體工質(zhì)出口管5將流體工質(zhì)排出，流回至換熱器3與高溫介質(zhì)換熱完成一個(gè)循環(huán)。本發(fā)明根據(jù)相變溫度選擇相變材料，根據(jù)相變材料選擇流體工質(zhì),流體工質(zhì)一般導(dǎo)熱油用的較多，其密度為O. 93g/m3，相變材料可選用赤藻糖醇，其液相密度為I. 28g/m3， 固相密度為I. 45g/m3。當(dāng)蓄熱完畢后，本裝置即為熱源；20-30度低溫流體經(jīng)取熱流體工質(zhì)進(jìn)口管4進(jìn)入蓄熱室2內(nèi)與相變材料直接接觸熱交換，蓄熱室2內(nèi)相變材料將熱量傳遞給低溫流體工質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的釋放。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)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(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置，其特征在于，所述供熱裝置包括蓄熱箱體、設(shè)置在蓄熱箱體內(nèi)且內(nèi)部填充有相變材料的蓄熱室以及內(nèi)部充滿高溫介質(zhì)的換熱器,所述蓄熱室上部設(shè)有流體工質(zhì)出口管，所述蓄熱室下部設(shè)有流體工質(zhì)進(jìn)口管；所述流體工質(zhì)進(jìn)口管和流體工質(zhì)出口管分別穿過蓄熱箱體和蓄熱室，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管和流體工質(zhì)出口管分別與換熱器接通；所述流體工質(zhì)進(jìn)口管上設(shè)置流體工質(zhì)泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置，其特征在于，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管與蓄熱箱體和蓄熱室之間為焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置，其特征在于，所述流體工質(zhì)出口管與蓄熱箱體和蓄熱室之間為焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置，其特征在于，所述蓄熱箱體與蓄熱室之間填充隔熱保溫材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置，其特征在于，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管和流體工質(zhì)出口管上均勻的設(shè)有多個(gè)相同孔徑的噴孔，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管上的噴孔開口朝下，所述流體工質(zhì)出口管上的噴孔開口朝上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置，其特征在于，所述蓄熱箱體的底板外側(cè)焊接金屬支撐架。
7.直接接觸式相變移動(dòng)供熱方法，其特征在于，所述供熱方法的步驟如下(1)蓄熱時(shí)，150-300度高溫流體工質(zhì)從換熱器流出，從流體工質(zhì)進(jìn)口管進(jìn)入，通過流體工質(zhì)進(jìn)口管上的噴孔射入蓄熱室內(nèi)，高溫流體工質(zhì)與相變材料直接接觸進(jìn)行熱交換，相變材料因吸熱而不斷升溫，當(dāng)達(dá)到100-200度時(shí)發(fā)生相變，從而將能量?jī)?chǔ)存起來；(2)由于流體工質(zhì)的密度小于相變材料的密度，所以不斷上浮，一定時(shí)間后蓄熱室上部產(chǎn)生分層，通過流體工質(zhì)出口管將流體工質(zhì)排出，流回至換熱器與高溫介質(zhì)換熱，完成一個(gè)循環(huán)；(3)當(dāng)蓄熱完畢后，本裝置即為熱源；20-30度低溫流體經(jīng)取熱流體工質(zhì)進(jìn)口管進(jìn)入蓄熱室內(nèi)與相變材料直接接觸熱交換,蓄熱室內(nèi)的相變材料將熱量傳遞給低溫流體工質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的釋放。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直接接觸式相變移動(dòng)供熱方法，其特征在于，所述流體工質(zhì)選用導(dǎo)熱油，其密度為O. 93g/m3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直接接觸式相變移動(dòng)供熱方法，其特征在于，所述相變材料選用赤藻糖醇，其液相密度為I. 28g/m3，固相密度為I. 45g/m3。
全文摘要
本發(fā)明公開了直接接觸式相變移動(dòng)供熱裝置，所述供熱裝置包括蓄熱箱體、設(shè)置在蓄熱箱體內(nèi)且內(nèi)部填充有相變材料的蓄熱室以及內(nèi)部充滿高溫介質(zhì)的換熱器，所述蓄熱室上部設(shè)有流體工質(zhì)出口管，所述蓄熱室下部設(shè)有流體工質(zhì)進(jìn)口管；所述流體工質(zhì)進(jìn)口管和流體工質(zhì)出口管分別穿過蓄熱箱體和蓄熱室，所述流體工質(zhì)進(jìn)口管和流體工質(zhì)出口管分別與換熱器接通；所述流體工質(zhì)進(jìn)口管上設(shè)置流體工質(zhì)泵。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，蓄熱量大；而且，流體工質(zhì)通過噴嘴射入蓄熱室，與相變材料直接接觸換熱，減少了兩個(gè)導(dǎo)熱環(huán)節(jié)，傳熱效率得到很大提高，整套設(shè)備體積大大減??；同時(shí)，直接接觸式蓄熱系統(tǒng)省去了蓄熱管體，節(jié)省了金屬的消耗，大幅降低了制造成本。
文檔編號(hào)F28D20/02GK102607309SQ20121006902
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者劉小微, 吳云云, 楊陽, 章學(xué)來, 袁園, 陳旭東, 韓中 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)