本發(fā)明屬于蓄能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用超導(dǎo)熱管和泡沫銅相變材料的新型移動(dòng)式蓄能裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)鋼鐵、化工、電力等高耗能、高排放行業(yè)的工業(yè)余熱、廢熱的回收利用率很低，如散放型蒸汽余熱、沖渣水余熱、煙氣余熱、壓縮空氣余熱等低溫余熱尚未開發(fā)利用，這導(dǎo)致了每年大量的能量被消耗，同時(shí)產(chǎn)生了大量氣體排放。與此同時(shí)，余熱廢熱回收在商業(yè)及民用市場(chǎng)的利用仍較少，多數(shù)余熱利用項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性、靈活性仍顯不足。

如今，節(jié)約能源顯然已經(jīng)成為當(dāng)今世界的一種重要社會(huì)意識(shí)。工業(yè)余熱廢熱的利用經(jīng)濟(jì)性可觀。研發(fā)低溫余熱利用技術(shù)，回收尚未利用的低溫余熱資源，儲(chǔ)藏并運(yùn)輸?shù)接脽釄?chǎng)合，如工業(yè)企業(yè)、賓館、酒店、游泳池等常年穩(wěn)定熱水用量的用戶，為其提供冷水加熱、供暖服務(wù)。

現(xiàn)有的利用相變材料進(jìn)行余熱廢熱回收利用的相變蓄熱裝置，大多存在傳熱效率低、熱響應(yīng)慢、封腔內(nèi)部壓力較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種傳熱效率高、熱響應(yīng)快、內(nèi)部壓力小、結(jié)構(gòu)緊湊的新型移動(dòng)式蓄能裝置,即一種采用超導(dǎo)熱管和泡沫銅相變材料的新型移動(dòng)式蓄能裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種采用超導(dǎo)熱管和泡沫銅相變材料的新型移動(dòng)式蓄能裝置，它包括多個(gè)并聯(lián)連接在一起的單體相變蓄熱器；所述單體相變蓄熱器包括一封閉的圓筒形殼體，圓筒形殼體分三層，分別是外層套筒、內(nèi)層套筒，以及位于外層套筒和內(nèi)層套筒之間的夾層；內(nèi)層套筒是金屬材質(zhì)的；殼體上端設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口與殼體夾層相連通；殼體下端側(cè)面設(shè)有出水口，出水口與殼體夾層相連通；殼體夾層為冷水通道；殼體夾層內(nèi)設(shè)有螺旋導(dǎo)向圈；殼體底部設(shè)有可插入超導(dǎo)熱管的開孔；超導(dǎo)熱管從殼體底部的開孔插入殼體內(nèi)層套筒的內(nèi)部；殼體內(nèi)層套筒與超導(dǎo)熱管之間裝填有泡沫銅相變材料(即填充在泡沫銅的孔隙之中的相變材料)；超導(dǎo)熱管上端封口，下端開口，上端插入殼體內(nèi)上部，下端露在殼體外面，便于與余熱源相接；超導(dǎo)熱管通過與殼體內(nèi)壁固定連接的固定支架進(jìn)行固定；

可以根據(jù)用戶熱量負(fù)荷需求選擇幾個(gè)單體相變蓄熱器進(jìn)行并聯(lián)組裝。將多個(gè)單體相變蓄熱器的冷水入口處和熱水出口處通過固定裝置并聯(lián)固定，即構(gòu)成新型移動(dòng)式蓄能裝置。

所述新型移動(dòng)式蓄能裝置的頂端設(shè)置有冷水入口、進(jìn)水閥門和進(jìn)水管，底端側(cè)部設(shè)置有熱水出口、出水閥門和出水管；多個(gè)單體相變蓄熱器并排豎立，其圓筒形殼體底部均固定在底部支架上；多個(gè)并聯(lián)的單體相變蓄熱器的上端進(jìn)水口均通過集水方管與進(jìn)水管連接；多個(gè)并聯(lián)的單體相變蓄熱器的下端出水口均通過三通管與出水管連接。

進(jìn)一步地，在內(nèi)層套筒的內(nèi)壁上，從上到下固定有多個(gè)圓盤狀的固定支架；每個(gè)固定支架有一個(gè)中心孔和多根支撐肋條；超導(dǎo)熱管通過插入多個(gè)固定支架的中心孔固定。

更進(jìn)一步地，所述圓筒形殼體，在外層套筒的外表面還設(shè)有保溫材料層。

更進(jìn)一步地，所述超導(dǎo)熱管的管殼是銅材質(zhì)的。

更進(jìn)一步地，所述殼體外層套筒是不銹鋼材質(zhì)的。所述內(nèi)層套筒是銅材質(zhì)的。

更進(jìn)一步地，所述泡沫銅是孔徑為0.1mm-10mm、孔隙率為50-98％的通孔泡沫銅(優(yōu)選孔隙率達(dá)85-98％的高孔隙率通孔泡沫銅)，所述相變材料填充在通孔泡沫銅的孔隙中。

更進(jìn)一步地，所述相變材料是無機(jī)鹽、結(jié)晶水合鹽類、石蠟或脂肪酸類相變材料。

更進(jìn)一步地，所述泡沫銅相變材料是泡沫銅與相變材料通過機(jī)械混合或真空注入方法制成的，即填充在泡沫銅的孔隙之中的相變材料。

本發(fā)明的新型移動(dòng)式蓄能裝置，是以工業(yè)余熱、廢熱回收為基礎(chǔ)，合理選取相變材料作為蓄熱介質(zhì)，分別對(duì)多個(gè)單體相變蓄熱器進(jìn)行填充，制成單體相變蓄熱器；由多個(gè)單體相變蓄熱器并聯(lián)連接在一起組成一個(gè)新型移動(dòng)式相變蓄能裝置；該新型移動(dòng)式相變蓄能裝置，在頂部裝配冷水進(jìn)入管道，通過集水方管分流到每個(gè)單體相變蓄熱器；底部裝配熱水流出管道，通過三通管匯集每個(gè)單體相變蓄熱器流出的熱水。

所述單體相變蓄熱器內(nèi)部填充的相變材料的相變溫度不同，隨流動(dòng)方向逐漸降低。蓄熱時(shí)，工業(yè)廢熱流經(jīng)超導(dǎo)熱管下端，熱量被傳遞至上端相變蓄熱器內(nèi)部，進(jìn)而傳遞到相變材料中，相變存儲(chǔ)熱量；釋熱時(shí)，冷水從上端進(jìn)水管流入集水方管，分流至各單體相變蓄熱器，沿螺旋導(dǎo)向圈循環(huán)吸收經(jīng)泡沫銅和內(nèi)層金屬套筒傳遞的相變材料凝固釋放的熱量，實(shí)現(xiàn)熱量的高效回收與釋放。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的新型移動(dòng)式蓄能裝置,將超導(dǎo)熱管和泡沫銅應(yīng)用在蓄熱裝置中，利用超導(dǎo)熱管熱量傳遞快、熱傳導(dǎo)效率高、傳熱平均溫差大、布置靈活、工作安全可靠等特點(diǎn)，對(duì)工業(yè)余熱廢熱進(jìn)行回收，采用相變材料進(jìn)行蓄能，利用泡沫銅具有高孔隙率、高導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱性能高、蓄熱密度大、熱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)異特性，填充通孔泡沫銅增大相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)，提高蓄熱釋熱的速率，有效克服了現(xiàn)有相變蓄熱裝置傳熱效率低、熱響應(yīng)慢、封腔內(nèi)部壓力較大的問題。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果如下：

1.利用超導(dǎo)熱管進(jìn)行熱量回收，熱量傳遞快、熱傳導(dǎo)效率高。超導(dǎo)熱管作為一種高效的傳熱單元，能將工業(yè)余熱快速地傳遞給蓄熱裝置中的相變蓄熱材料。

2.利用泡沫銅增加相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)，提高了蓄熱釋熱的速率，熱響應(yīng)快。泡沫銅具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，通過將相變材料加入泡沫銅中，并填充在通孔泡沫銅的孔隙之間，極大地改善了相變材料的傳熱性能，有效減緩了熱堆積現(xiàn)象，明顯縮短了熱響應(yīng)時(shí)間，大幅增強(qiáng)了蓄能裝置的傳熱性能，提高了裝置內(nèi)的溫度均勻性，使得熱量能迅速被相變材料所吸收。

3.通過在殼體夾層(即冷水通道)內(nèi)設(shè)置螺旋導(dǎo)向圈，增大了冷水與相變材料的接觸時(shí)間，使冷水能從相變材料處吸收到更多的熱量。

4.封腔內(nèi)無壓力，安全可靠。

5.余熱來源廣、用途廣。

6.裝置簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，有利于在小中大型廂貨車內(nèi)安裝。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的移動(dòng)式蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的移動(dòng)式蓄能裝置的局部剖面圖；

圖3為本發(fā)明中的單體相變蓄熱器2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中的單體相變蓄熱器2的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-進(jìn)水閥門，2-單體相變蓄熱器，3-進(jìn)水管，4-集水方管，5-三通管，6-底部支架，7-出水閥門，8-出水管，9-六角螺母，

201-不銹鋼套筒，202-夾層，203-螺旋導(dǎo)向圈，204-超導(dǎo)熱管，205-出水支管，206-固定支架，2061-中心孔，2062-支撐肋條；207-泡沫銅相變材料，208-銅套筒。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種采用超導(dǎo)熱管和泡沫銅相變材料的新型移動(dòng)式蓄能裝置，它包括多個(gè)并聯(lián)連接在一起的單體相變蓄熱器2；如圖3、圖4所示，所述單體相變蓄熱器2包括一封閉的圓筒形殼體，圓筒形殼體分三層，分別是外層不銹鋼套筒201、內(nèi)層銅套筒208，以及位于外層不銹鋼套筒和內(nèi)層銅套筒之間的夾層202；圓筒形殼體上端設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口與夾層相連通；圓筒形殼體下端側(cè)面設(shè)有出水口，出水口與夾層相連通；夾層202(即冷水通道)內(nèi)設(shè)有螺旋導(dǎo)向圈203，可使冷水沿夾層內(nèi)的螺旋導(dǎo)向圈203螺旋流下；殼體底部設(shè)有可插入超導(dǎo)熱管的開孔；超導(dǎo)熱管從殼體底部的開孔插入殼體內(nèi)層銅套筒的內(nèi)部；銅套筒與超導(dǎo)熱管之間裝填有泡沫銅相變材料207(即填充在通孔泡沫銅的孔隙之間的相變材料)；超導(dǎo)熱管上端封口，下端開口，上端插入殼體內(nèi)上部(整根管子的大部分與相變材料接觸)，下端露在殼體外面，便于與余熱源相連通；在銅套筒208的內(nèi)壁上，從上到下固定有多個(gè)圓盤狀的固定支架206；每個(gè)固定支架206有一個(gè)中心孔2061和多根支撐肋條2062；超導(dǎo)熱管204通過插入多個(gè)固定支架206的中心孔2061可以進(jìn)行固定，同時(shí)，多個(gè)固定支架206對(duì)銅套筒也有支承固定作用(因?yàn)殂~套筒的壁很薄)。固定支架206采用不銹鋼材質(zhì)。

如圖1、圖2所示，所述新型移動(dòng)式蓄能裝置的頂端設(shè)置有冷水入口、進(jìn)水閥門1和進(jìn)水管3，底端側(cè)部設(shè)置有熱水出口、出水閥門7和出水管8。多個(gè)單體相變蓄熱器并排豎立，其圓筒形殼體底部均固定在底部支架6上；多個(gè)并聯(lián)的單體相變蓄熱器的上端進(jìn)水口均通過集水方管4與進(jìn)水管3連接，可通過進(jìn)水管3上的進(jìn)水閥門1調(diào)節(jié)進(jìn)水流量；多個(gè)并聯(lián)的單體相變蓄熱器的下端出水口即熱水出口均通過三通管5與出水管8連接，可通過出水管8上的出水閥門7調(diào)節(jié)出水流量。多個(gè)進(jìn)水口與集水方管4的連接處用六角螺母9緊固；多個(gè)出水口與三通管5的連接處也用六角螺母9緊固。

所述圓筒形殼體，在不銹鋼套筒的外表面還設(shè)有保溫材料層。所述超導(dǎo)熱管的管殼是銅材質(zhì)的。所述泡沫銅是孔徑為0.1mm-10mm、孔隙率達(dá)85-98％的高孔隙率通孔泡沫銅。所述相變材料為無機(jī)相變材料。

本發(fā)明的新型移動(dòng)式蓄能裝置，利用超導(dǎo)熱管對(duì)工業(yè)余熱廢熱進(jìn)行回收，利用填充在通孔泡沫銅的孔隙之間的相變材料進(jìn)行蓄熱，相變材料吸熱后相變?yōu)橐簯B(tài)，貯存在單體相變蓄熱器內(nèi)；再利用貯存在單體相變蓄熱器內(nèi)的相變材料相變放熱對(duì)冷水進(jìn)行加熱，提供冷水加熱、供暖等用途。該新型移動(dòng)式蓄能裝置具體使用方法如下：

首先，將該新型蓄熱裝置運(yùn)輸?shù)接酂釤嵩刺?，超?dǎo)熱管遠(yuǎn)離相變蓄熱材料的一端接入余熱源(如高溫廢氣、高溫廢水等)，固定蓄熱裝置。由于超導(dǎo)熱管具有熱量傳遞速度快，兩端溫差極低的優(yōu)點(diǎn)，很快蓄熱裝置可達(dá)到最大蓄熱量，此時(shí)可將超導(dǎo)熱管從余熱源拔出，做好余熱源與新型蓄熱裝置的密封工作，則新型蓄熱裝置得到一次快速、可靠的吸熱過程。

然后，將該移動(dòng)式蓄能裝置隨車運(yùn)輸?shù)礁浇馁e館、酒店、洗浴城、游泳池等常年熱水用量較大的用戶處，將該新型移動(dòng)式蓄能裝置的冷水入口與用戶的冷水管通過管道連接上之后，貯存在單體相變蓄熱器內(nèi)的相變材料相變放熱對(duì)冷水進(jìn)行加熱，提供冷水加熱、供暖等用途。本發(fā)明的新型移動(dòng)式蓄能裝置，在運(yùn)輸或使用過程中，橫放或豎放均可。

本發(fā)明的新型移動(dòng)式蓄能裝置的工作原理如下：

蓄熱時(shí)，工業(yè)余熱廢熱從超導(dǎo)熱管204下端進(jìn)入并流經(jīng)超導(dǎo)熱管204，超導(dǎo)熱管熱端(下部)內(nèi)部工作介質(zhì)吸熱蒸發(fā)變成蒸汽，蒸汽流向冷端(上部)，冷凝為液態(tài)釋放熱量后，由重力流回?zé)岫?下部)；如此循環(huán)蒸發(fā)、冷凝將熱量傳遞給填充在泡沫銅空隙之間的相變材料；相變材料吸熱熔化，由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，將熱量?jī)?chǔ)存在液態(tài)相變材料內(nèi)，完成蓄熱過程。

釋熱時(shí)，從單體相變蓄熱器2上端通入冷水，打開進(jìn)水閥門1，需加熱的冷水經(jīng)進(jìn)水管3流入到方形集水管4，再分流到各個(gè)單體相變蓄熱器2內(nèi)(可根據(jù)回收熱源的溫度及熱回收要求，利用進(jìn)水閥門1及旁通管路，合理選擇并聯(lián)的單體相變蓄熱器的個(gè)數(shù)進(jìn)行蓄熱、釋熱)；冷水進(jìn)入不銹鋼套筒201與銅套筒208之間的夾層202后，在夾層202內(nèi)沿螺旋導(dǎo)向圈203循環(huán)流動(dòng)，充分吸收由銅套筒208和泡沫銅傳導(dǎo)來的相變材料凝固釋放出的熱量，相變材料由液態(tài)變回固態(tài)，被加熱的熱水經(jīng)出水支管205匯集到出水管8內(nèi)，經(jīng)出水閥門7流出至用戶端，完成釋熱過程。