專利名稱：一種組合式相變材料蓄熱換熱單元管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能源存儲與釋放裝置，尤其涉及一種組合式相變材料蓄熱換熱單元管。
背景技術(shù)：
空間站太陽能熱動力發(fā)電系統(tǒng)利用拋物型的聚能器截取太陽能，并將其聚集到吸熱/蓄熱器的圓柱形腔內(nèi)，被吸收轉(zhuǎn)換成熱能，其中一部分熱能傳遞給循環(huán)工質(zhì)以驅(qū)動熱機發(fā)電，另一部分熱量則被封裝在蓄熱換熱單元管中的多個環(huán)形容器內(nèi)，環(huán)形容器內(nèi)的相變蓄熱材料通過熔化而吸收儲存起來。在軌道陰影期，相變蓄熱材料在相變點附近凝固釋熱，充當(dāng)熱機熱源來加熱循環(huán)工質(zhì)，使得空間站處于陰影期時仍能連續(xù)工作發(fā)電。現(xiàn)有吸熱/蓄熱器結(jié)構(gòu)中，23根蓄熱換熱單元管平行均勻分布在圓柱形吸熱腔內(nèi)壁，由24個蓄熱容器單元焊接套裝在蓄熱換熱單元管管外。蓄熱單元為一個個分離的環(huán)形容器，內(nèi)部充裝熔點為1042K的80.5LiF-19.5CaF2的單一的相變材料。由于蓄熱換熱單元管在軸線方向外壁太陽入射熱流的不同以及內(nèi)壁工質(zhì)溫度的不同，造成各蓄熱單元的熔化率有很大不同，在軌道周期內(nèi)部分容器的相變蓄熱材料熔化率變化很小。這樣造成了潛熱蓄熱能力的浪費，增加了系統(tǒng)質(zhì)量，也造成了工質(zhì)出口溫度的較大波動。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、性能優(yōu)良的組合式相變材料蓄熱換熱單元管。為此，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:本實用新型主要包括中心管，中心管上焊接套裝有24個蓄熱換熱單元，所述蓄熱換熱單元為分離的環(huán)形容器，環(huán)形容器內(nèi)部充裝有相變材料。所述的24個蓄熱單元中從左側(cè)到右側(cè)每8個環(huán)形容器為一段，每段采用相同熔點的相變材料，相變材料依次為NaF-60KF、80.5LiF_19.5CaF2、KF_15CaF2。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便、傳熱效率高的特點，蓄熱換熱單元管中蓄熱相變材料的相變溫度是根據(jù)太陽輻射熱流的不同而選取的，能夠保證所有蓄熱材料同時熔化，利用3種相變溫度的相變材料取代單一相變溫度的相變材料，從而形成變溫組合的相變儲能系統(tǒng)，不僅能加快儲能、放能速度，而且熱利用效率明顯提高。這對于儲熱或放熱時間有嚴(yán)格要求的空間太陽能蓄熱系統(tǒng)有重要意義。與單一相變溫度的相變材料換熱單元管分析對比，采用三段式組合相變蓄熱材料換熱單元管對吸熱器的熱性能有明顯改善，提高了陰影期工質(zhì)出口溫度，有利于提高系統(tǒng)的效率；降低了工質(zhì)的最高溫度，有利于提高換熱單元管的可靠性；降低了吸熱器出口溫度的波動，提高了相變蓄熱材料潛熱的利用率，有利于減小系統(tǒng)質(zhì)量。

[0008]圖1是本實用新型的吸熱/蓄熱器的圓柱形結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型一種組合式相變材料蓄熱換熱單元管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-組合式相變材料蓄熱換熱單元管，2-工質(zhì)流體入口管，3-工質(zhì)流體出口管，4-入口環(huán)形總管，5-出口環(huán)形總管，6-吸熱/蓄熱器的圓柱形腔體，7 -蓄熱換熱單元管第一段，8-蓄熱換熱單元管第二段，9-蓄熱換熱單元管第三段。
具體實施方式
為了更好地理解本實用新型，
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步地描述。如圖1所示，其結(jié)構(gòu)包括圓柱形腔體6、蓄熱換熱單元管1、工質(zhì)流體入口管2、工質(zhì)流體出口管3、入口環(huán)形總管4及出口環(huán)形總管5。如圖2所示，蓄熱換熱單元管中第一段7中環(huán)形容器內(nèi)盛放相變材料為NaF-60KF、第二段8中環(huán)形容器內(nèi)盛放相變材料為80.5LiF_19.5CaF2、第三段9中環(huán)形容器內(nèi)盛放相變材料為KF-15CaF2。當(dāng)吸熱/蓄熱器工作時，日照期進入吸熱/蓄熱器腔體6內(nèi)的太陽熱流輻射一部分熱能傳遞給循環(huán)工質(zhì)，循環(huán)工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)流體入口管2流入入口環(huán)形總管4被分配到各蓄熱換熱單元管1，循環(huán)工質(zhì)溫度提高后，匯集到出口環(huán)形總管5，經(jīng)工質(zhì)流體出口管3流入渦輪機膨脹做功，以驅(qū)動熱機發(fā)電；另一部分熱能加熱蓄熱換熱單元管I的環(huán)形容器外表面，使其內(nèi)的相變蓄熱材料熔化，環(huán)形容器內(nèi)的相變蓄熱材料吸熱由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)將熱能儲存起來。在軌道陰影期，相變蓄熱材料在相變點附近凝固釋熱，充當(dāng)熱機熱源來加熱循環(huán)工質(zhì)，使得空間站處于陰影期時仍能連續(xù)工作發(fā)電。
權(quán)利要求1.一種組合式相變材料蓄熱換熱單元管，其特征在于，它具有中心管，中心管上焊接套裝有24個蓄熱換熱單元，所述蓄熱換熱單元為分離的環(huán)形容器，環(huán)形容器內(nèi)部充裝有相變材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種組合式相變材料蓄熱換熱單元管，其特征在于，所述的24個蓄熱單元中從左側(cè)到右側(cè)每8個環(huán)形容器為一段，每段采用相同熔點的相變材料，相變材料依次為 NaF-60KF、80.5LiF_19.5CaF2、KF_15CaF2。
專利摘要本實用新型公開了一種組合式相變材料蓄熱換熱單元管，所述單元管具有中心管，中心管上焊接套裝有24個蓄熱換熱單元，所述蓄熱換熱單元為分離的環(huán)形容器，環(huán)形容器內(nèi)部充裝有相變材料。所述的24個蓄熱單元中每8個環(huán)形容器為一段，每段采用相同熔點的相變材料，相變材料依次為NaF-60KF、80.5LiF-19.5CaF2、KF-15CaF2，熱換熱單元管中蓄熱相變材料的相變溫度是根據(jù)太陽輻射熱流的不同而選取的，能夠保證所有蓄熱材料同時熔化，利用3種相變溫度的相變材料取代單一相變溫度的相變材料，形成變溫組合的相變儲能系統(tǒng)，不僅能加快儲熱、放熱速度，而且有利于提高系統(tǒng)的效率。
文檔編號F28D20/02GK203024632SQ201220731768
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者崔海亭 申請人:河北科技大學(xué)