一種斗形相變蓄熱構件制造技術

本發明專利技術提供了一種斗形相變蓄熱構件，所述斗形相變蓄熱構件是由與熱源直接接觸的環繞呈斗形的受熱側壁、沿所述受熱側壁上沿設置的絕熱頂面及沿所述受熱側壁下沿設置的絕熱底面圍成的中空腔體。本發明專利技術提供的斗形相變蓄熱構件，其傳熱死角小且蓄熱速度快。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種蓄熱構件，特別涉及一種用于熱能回收、儲熱系統的蓄熱構件。
技術介紹
日趨緊張的能源現狀及用能過程中產生的環境污染促使人們一方面逐漸向太陽能等清潔型能源的利用轉變，另一方面，又不斷設法提高工業、民用等各部門的能源利用效率，即回收各種可利用的熱能。以工業部門為例，目前工業爐窯的熱利用率極低，一般為20％～50％，這表明各種余熱、廢熱的回收將具有良好的發展前景。但這類余熱、廢熱具有一個共同點，即時間上的不穩定性，這會直接導致供能與用能時間上的不匹配。為此，熱能存儲裝置應運而生，其作用是在供能充足時將暫時多余的熱能存儲起來，等到需要時再釋放以供利用。常見的熱能存儲方式包括顯熱蓄熱和潛熱(相變)蓄熱兩種。前者是利用儲熱物質的溫升進行能量存儲，后者則是通過蓄熱物質相態的轉變實現熱能存儲。相比于顯熱蓄熱，相變蓄熱因單位體積蓄熱量大，蓄熱過程中溫度恒定且采用不同溫度范圍的相變材料可與實際需求相匹配等優點而受到關注，其被應用于余熱回收、電力調峰、建筑節能及電子器件的冷卻等眾多方面。管殼式蓄熱器(相變材料封裝在圓柱形構件內)作為潛熱蓄熱的代表性蓄熱構件，其因單位體積的熱損失小而在儲能領域中被廣泛應用。但是，該類裝置也存在一個致命的缺點：即針對絕大多數的相變材料(尤其是有機類材料)，由于材料的導熱系數太小，導致蓄熱過程中蓄熱器內均存在傳熱死角，使蓄熱速率大為降低，在一定程度上限制了該類相變蓄熱裝置的發展與應用。綜上所述，一種傳熱死角小、蓄熱速率快的相變蓄熱構件亟待開發。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種傳熱死角小且蓄熱速度快的相變蓄熱構件。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種斗形相變蓄熱構件，所述斗形相變蓄熱構件是由與熱源直接接觸的環繞呈斗形的受熱側壁、沿所述受熱側壁上沿設置的絕熱頂面及沿所述受熱側壁下沿設置的絕熱底面圍成的中空腔體。優選地，所述絕熱頂面上還設有用于向所述中空腔體內充填相變材料的填充口，所述相變材料為低導熱系數的有機類相變材料。優選地，所述相變材料為石蠟或脂肪酸。優選地，所述受熱側壁采用銅板制成，所述絕熱頂面及所述絕熱底面采用不銹鋼制成，所述絕熱頂面及所述絕熱底面外還設有保溫層。優選地，所述絕熱頂面及所述絕熱底面均呈圓形，所述絕熱頂面直徑大于所述絕熱底面直徑，所述相變蓄熱構件的高度大于所述絕熱頂面直徑與所述絕熱底面直徑的平均值，所述絕熱頂面直徑及所述絕熱底面直徑的比值為3～4。優選地，沿所述受熱側壁內壁面對稱地環設有四片第一導流片，且于所述絕熱頂面底部中心也對稱地環設有四片第二導流片，所述第一導流片及所述第二導流片均向下伸出。優選地，所述第一導流片與所述受熱側壁內壁所形成的夾角為30～45°，所述第一導流片設于所述受熱側壁內距離絕熱底面1/2～2/3處。優選地，所述第二導流片與所述絕熱頂面夾角為60～75°。優選地，所述第一導流片與所述第二導流片的長度均為所述絕熱底面直徑的1/4～1/3。優選地，所述第一導流片及所述第二導流片均呈波浪形。如上所述，本專利技術所述的斗形相變蓄熱構件具有以下有益效果：1、本專利技術的斗形相變蓄熱構件，相比于傳統的圓柱形相變蓄熱構件，熔化速率加快，單位時間的蓄熱量增加；2、通過蓄熱構件結構的設計，改變了液相材料在構件內的運動軌跡，減小了蓄熱構件內傳熱死角區域，提高了蓄熱效率；3、形狀簡單易于加工及固定；4、可應用于定壁溫、恒熱流及相變材料與傳熱流體耦合換熱三類邊界條件，針對相變材料與傳熱流體耦合換熱的情況，本專利技術更易于組裝成各類相變蓄熱器，根據實際工程的要求確定相變蓄熱構件的個數。附圖說明圖1為本專利技術所述斗形相變蓄熱構件的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例1中所述斗形相變蓄熱構件在蓄熱時間T＝720s時裝置內的溫度分布圖；圖3為圓柱形相變蓄熱構件在蓄熱時間T＝720s時裝置內的溫度分布圖；圖4為本專利技術實施例1所述斗形相變蓄熱構件中不同時刻的相界面圖；圖5為圓柱形構件內不同時刻的相界面圖；圖6為本專利技術實施例1中針對不同n值的斗形相變蓄熱構件，整個蓄熱過程蓄熱時間對比圖；圖7為本專利技術實施例1中蓄熱過程中不同n值的斗形相變蓄熱構件熱源上努塞爾特數平均值的對比圖；圖8為本專利技術實施例2所述斗形相變蓄熱構件的截面示意圖；圖9為本專利技術實施例2所述第一導流片及第二導流片結構放大示意圖；圖10為本專利技術實施例2中針對不同n值的斗形相變蓄熱構件，整個蓄熱過程蓄熱時間對比圖；其中：受熱側壁-1；絕熱頂面-2；絕熱底面-3；相變材料-4；保溫層-5；填充口-6；第一導流片-7；第二導流片-8。具體實施方式以下由特定的具體實施例說明本專利技術的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點及功效。請參閱圖1～圖10，本說明書附圖所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本專利技術可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本專利技術所能產生的功效及所能達成的目的下，均仍應落在本專利技術所揭示的
技術實現思路
能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“外”“內”“上”、“下”、“左”及“右”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本專利技術可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更
技術實現思路
下，亦當視為本專利技術可實施的范疇。實施例1：如圖1所示，為本專利技術提供的斗形相變蓄熱構件，所述斗形相變蓄熱構件是由與熱源直接接觸的環繞呈斗形的受熱側壁1、沿所述受熱側壁1上沿設置的絕熱頂面2及沿所述受熱側壁1下沿設置的絕熱底面3圍成的中空腔體。所述絕熱頂面2上還設有用于向所述中空腔體內充填相變材料4的填充口6，所述的相變材料4為石蠟或脂肪酸中的一種。所述絕熱頂面2直徑大于所述絕熱底面3直徑，所述相變蓄熱構件的高度大于所述絕熱頂面2直徑與所述絕熱底面3直徑的平均值。所述受熱側壁1由銅板制成，所述絕熱頂面2及所述絕熱底面3由不銹鋼板制成。所述絕熱頂面2及所述絕熱底面3外還設有保溫層5。對斗形相變蓄熱構件及圓柱形相變蓄熱構件進行比對：為使結果準確，設定同等條件如下：設定斗形相變蓄熱構件高15cm,上頂面及下底面均為圓形結構，上、下兩圓形面的直徑和為12cm，設定所述絕熱頂面2直徑及所述絕熱底面3直徑的比值為n；圓柱形相變蓄熱構件的高為15cm，上、下兩圓形面的直徑均為6cm，斗形相變蓄熱構件與圓柱形相變蓄熱構件填充相同的相變材料4，且填充量一致。從圖2可以看出斗形相變蓄熱構件內的溫度分布情況，斗形相變蓄熱構件上部積聚的高溫液相相變材料4逐漸減少，整個構件內豎向的溫度分層現象得到明顯改善，沿高度方向的溫度分布更加均勻。從圖3可以看出，圓柱形相變蓄熱構件蓄熱過程中，大量高溫液相材料積聚在頂部，中間靠下位置處固相材料的熔化則受到極大的抑制。將圖2與圖3比較，則可以看出，斗形相變蓄熱構件內的蓄熱死角區域遠遠小于圓柱形相變蓄熱構件。將圖4中斗形相變蓄熱構件在不同時刻的相界面與圖5中圓柱形相變蓄熱構件內的相界面對比。也可明顯看出，隨著n值增大，整個蓄熱過程中斗形相變蓄熱構件內最難熔化的相變材料4位置逐漸脫離中軸線底端位置，并沿著豎向中軸線不斷上升，這使得整個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種斗形相變蓄熱構件，其特征在于：所述斗形相變蓄熱構件是由與熱源直接接觸的環繞呈斗形的受熱側壁、沿所述受熱側壁上沿設置的絕熱頂面及沿所述受熱側壁下沿設置的絕熱底面圍成的中空腔體。

【技術特征摘要】
1.一種斗形相變蓄熱構件，其特征在于：所述斗形相變蓄熱構件是由與熱源直接接觸的環繞呈斗形的受熱側壁、沿所述受熱側壁上沿設置的絕熱頂面及沿所述受熱側壁下沿設置的絕熱底面圍成的中空腔體。2.根據權利要求1所述的斗形相變蓄熱構件，其特征在于：所述絕熱頂面上還設有用于向所述中空腔體內充填相變材料的填充口，所述相變材料為低導熱系數的有機類相變材料。3.根據權利要求2所述的斗形相變蓄熱構件，其特征在于：所述相變材料為石蠟或脂肪酸。4.根據權利要求1所述的斗形相變蓄熱構件，其特征在于：所述受熱側壁采用銅板制成，所述絕熱頂面及所述絕熱底面采用不銹鋼制成，所述絕熱頂面及所述絕熱底面外還設有保溫層。5.根據權利要求1至4任一項所述的斗形相變蓄熱構件，其特征在于：所述絕熱頂面及所述絕熱底面均呈圓形，所述絕熱頂面直徑大于所述絕熱底面直徑，所述相變蓄熱構件的高度大于所述絕熱頂面直徑與所述絕熱底面直...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡志培，
申請(專利權)人：蘇州科技大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32