一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置制造方法
【專利摘要】一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，涉及一種熱能梯級(jí)存儲(chǔ)裝置。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的熱能存儲(chǔ)裝置無法將高溫?zé)崮馨凑詹煌瑹崮芷焚|(zhì)進(jìn)行分段梯級(jí)快速存儲(chǔ)利用的問題。放熱管部分包括多個(gè)放熱管，n級(jí)相變材料蓄熱單元依次排布相鄰兩級(jí)相變材料蓄熱單元之間通過隔檔間隔，放熱管內(nèi)設(shè)置有n級(jí)放熱管金屬泡沫，各級(jí)放熱管金屬泡沫在放熱管內(nèi)的位置位于相應(yīng)的相變材料蓄熱單元內(nèi)，每個(gè)放熱管的外圍布置有n級(jí)吸熱管部分，各級(jí)吸熱管的水平部分均插裝在相應(yīng)的相變材料蓄熱單元內(nèi)，各級(jí)吸熱管的水平部分內(nèi)部設(shè)置有吸熱管金屬泡沫。本發(fā)明采用多級(jí)相變材料蓄熱單元對(duì)熱能進(jìn)行梯級(jí)存儲(chǔ)，以在保持能量品質(zhì)的前提下提高能量利用效率。
【專利說明】一種采用金屬泡沬的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱能梯級(jí)存儲(chǔ)裝置，具體涉及一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，在太陽能熱利用、余熱回收等領(lǐng)域按照熱能品質(zhì)進(jìn)行熱能梯級(jí)存儲(chǔ)。

【背景技術(shù)】
[0002]熱儲(chǔ)能技術(shù)是解決在時(shí)間、地域、強(qiáng)度等方面熱能供需不匹配的調(diào)節(jié)方式，不僅能提高能源利用效率，而且可以實(shí)現(xiàn)資源合理利用，因此在太陽能利用、宇宙飛船熱供應(yīng)系統(tǒng)、余熱回收、LNG冷能利用、電力調(diào)峰、建筑物的保溫與制冷、周期性工作的電子器件的溫度控制及醫(yī)學(xué)物品保存與運(yùn)輸?shù)确矫婢哂袕V泛應(yīng)用。成熟的熱儲(chǔ)能技術(shù)主要由顯熱儲(chǔ)能、氣液相變儲(chǔ)能、固液相變儲(chǔ)能三種，其中熱蓄熱密度較低，化學(xué)蓄熱化學(xué)穩(wěn)定性限制，而固液相變蓄熱技術(shù)由于具有儲(chǔ)存能量密度大、穩(wěn)定性好、體積變化小、溫度變化范圍小等優(yōu)點(diǎn)，是蓄熱的首要選擇。
[0003]高溫流體流經(jīng)蓄熱單元時(shí)與相變材料發(fā)生相變換熱，對(duì)單級(jí)蓄熱單元，高溫流體與PCM換熱時(shí)溫度急劇降低，導(dǎo)致相變傳熱的驅(qū)動(dòng)力減弱，可采用具有不同相變溫度的多級(jí)相變蓄熱方式來改善熱能利用效率。對(duì)比顯熱和單級(jí)及多級(jí)潛熱的蓄熱量，相同溫差下三級(jí)相變蓄熱量遠(yuǎn)高于單級(jí)相變蓄熱量，因此梯級(jí)相變蓄熱技術(shù)的蓄熱能力更強(qiáng)。采用具有不同蓄熱溫度的多級(jí)蓄熱技術(shù)對(duì)熱能進(jìn)行梯級(jí)存儲(chǔ)可有效改善換熱效率。采用梯級(jí)相變蓄熱，在拓展熱利用溫度范圍、提高熱利用效率的同時(shí)，也會(huì)使換熱單元數(shù)、輔助設(shè)備數(shù)及換熱器體積大大增加，這不僅增大了系統(tǒng)成本，也增加了運(yùn)行不穩(wěn)定性，因此應(yīng)在梯級(jí)蓄熱過程中采用特定強(qiáng)化換熱技術(shù)以使傳熱系統(tǒng)緊湊化。
[0004]此外，用于固液相變的相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)普遍較低，有機(jī)相變材料約0.2W/(mK),無機(jī)相變材料約0.5W/(m K)，因此尋找合適的強(qiáng)化固液相變換熱方式成為研究者們面臨的重要課題。金屬泡沫是近年來出現(xiàn)的一類新穎多功能材料，具有高孔隙率、高通透性、高比表面積、高導(dǎo)熱性等傳熱學(xué)優(yōu)勢(shì)，還具有輕質(zhì)、降低噪音、電磁輻射屏蔽、能量吸收、良好力學(xué)承載能力等多功能特性，尤其是金屬泡沫的高比表面積和高導(dǎo)熱能力完全可以彌補(bǔ)普通相變材料導(dǎo)熱系數(shù)較低的不足。然而將采用超輕金屬泡沫的熱能梯級(jí)存儲(chǔ)裝置尚未出現(xiàn)，因此，亟待設(shè)計(jì)一種采用金屬泡沫對(duì)高品位熱能進(jìn)行梯級(jí)存儲(chǔ)利用的緊湊式一體化裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的熱能存儲(chǔ)裝置無法將高溫?zé)崮馨凑詹煌瑹崮芷焚|(zhì)進(jìn)行分段梯級(jí)快速存儲(chǔ)利用的問題，進(jìn)而提供一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置。
[0006]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，包括殼體、放熱管部分、η級(jí)相變材料蓄熱單元、η級(jí)吸熱管部分、η-l個(gè)隔檔；
[0008]放熱管部分水平布置在殼體內(nèi)，放熱管兩端穿出殼體，放熱管部分包括多個(gè)前后并列排布放熱管，η級(jí)相變材料蓄熱單元沿放熱管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向依次排布在殼體內(nèi)，相鄰兩級(jí)相變材料蓄熱單元之間通過隔檔間隔，放熱管內(nèi)設(shè)置有η級(jí)放熱管金屬泡沫，各級(jí)放熱管金屬泡沫在放熱管內(nèi)的位置位于相應(yīng)的相變材料蓄熱單元內(nèi)，每個(gè)放熱管的外圍沿放熱管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向依次布置有η級(jí)吸熱管部分，各級(jí)吸熱管的水平部分均插裝在相應(yīng)的相變材料蓄熱單元內(nèi)，各級(jí)吸熱管的水平部分內(nèi)部設(shè)置有吸熱管金屬泡沫，各級(jí)吸熱管的豎直部分穿出殼體置于外部，η為大于2的自然數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同品質(zhì)熱能進(jìn)行多層次的存儲(chǔ)利用。
[0009]所述隔檔采用絕熱材料制成。防止各級(jí)相變材料蓄熱單元相互之間的傳熱。
[0010]在各級(jí)相變材料蓄熱單元處的放熱管段內(nèi)充有金屬泡沫，在各個(gè)隔檔處的放熱管段無金屬泡沫，放熱管金屬泡沫段管壁采用銅或鋁制成，無金屬泡沫管段采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的不銹鋼制成，放熱管的金屬泡沫管段和無金屬泡沫管段采用焊接方式連接。
[0011]放熱管貫穿于每一級(jí)相變材料蓄熱單元中，沿著放熱流體流動(dòng)方向各級(jí)相變材料蓄熱單元的相變材料熔點(diǎn)逐漸降低，相應(yīng)的熱能品質(zhì)依次降低。
[0012]在熱能釋放階段，不同的吸熱流體流過各級(jí)相變材料蓄熱單元吸收熱量，沿著放熱流體流動(dòng)方向吸熱流體的能量品質(zhì)依次升高。
[0013]所有放熱管是并聯(lián)的，每一級(jí)相變材料蓄熱單元中的數(shù)根吸熱管也是并聯(lián)的。
[0014]吸熱管內(nèi)的吸熱流體的流動(dòng)方向與放熱管內(nèi)放熱流體的流動(dòng)方向是逆流的。
[0015]吸熱管對(duì)稱的分布在放熱管兩側(cè)。
[0016]所有采用金屬泡沫的單元的金屬泡沫參數(shù)不一定相同，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，所述金屬泡沫孔隙率范圍0.7?0.99，孔密度范圍3ΡΡΙ?300ΡΡΙ，金屬泡沫材料為銅、鋁、鎳、鐵等金屬及其合金，優(yōu)選的采用廉價(jià)的鋁。
[0017]放熱管和放熱管金屬泡沫接觸的地方采用燒結(jié)方式進(jìn)行連接，吸熱管與吸熱管金屬泡沫接觸的地方也采用燒結(jié)方式進(jìn)行連接。
[0018]殼體外面包覆一層絕熱層，絕熱層的材料種類是多樣的，絕熱層厚度大于100mm。
[0019]各級(jí)蓄熱單元中填充的相變材料是填充至密閉的蓄熱單元?dú)?nèi)，相變材料為金屬泡沫復(fù)合材料，在凝固時(shí)相變材料占空隙部分的體積比小于90 %。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0021]本發(fā)明采用多級(jí)具有不同相變溫度的含相變材料蓄熱單元對(duì)高品質(zhì)熱能進(jìn)行梯級(jí)存儲(chǔ)，以在保持能量品質(zhì)的前提下提高能量利用效率。由于相變材料導(dǎo)熱系數(shù)普遍較低，因此采用在高孔隙率金屬泡沫中填充相變材料的方式來提升相變傳熱過程的傳熱能力和蓄熱速率。為保證相鄰蓄熱單元之間保持絕熱，本發(fā)明在相鄰蓄熱單元之間填充了由輕質(zhì)絕熱材料組成的隔檔。在蓄熱階段，攜帶高品質(zhì)熱能的流體逐次流過各級(jí)蓄熱單元將熱量傳遞給各級(jí)金屬泡沫相變復(fù)合材料，同時(shí)其能量品質(zhì)逐漸降低，沿著放熱流體流動(dòng)方向，各級(jí)蓄熱單元的相變溫度逐漸降低，其儲(chǔ)存的熱能品質(zhì)也逐漸降低。為保證蓄熱效果，放熱流體管位于蓄熱裝置中心，在每一級(jí)蓄熱單元處的放熱流體流動(dòng)管段內(nèi)燒結(jié)金屬泡沫，為減小流動(dòng)阻力在隔檔處的管段內(nèi)無金屬泡沫。在熱能釋放階段，不同吸熱流體分別流過各級(jí)蓄熱單元對(duì)應(yīng)的吸熱管將熱量帶走，沿著放熱流體流動(dòng)方向，吸熱流體所攜帶的熱能的品質(zhì)逐漸降低。為了增強(qiáng)熱能釋放時(shí)的傳熱，在蓄熱單元處的吸熱管段內(nèi)燒結(jié)金屬泡沫，吸熱管其它管段則無金屬泡沫。為了保證系統(tǒng)的緊湊度，本發(fā)明將蓄熱模塊和放熱模塊集合到一個(gè)一體化裝置內(nèi)，整個(gè)裝置既可以蓄熱又可以放熱，且蓄熱和放熱既可以同時(shí)進(jìn)行，又可以交錯(cuò)進(jìn)行。為減小接觸熱阻，所有金屬泡沫與放熱管和吸熱管連接處均通過燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。開孔金屬泡沫具有千變?nèi)f化的微結(jié)構(gòu)，在高孔隙率前提下，孔徑可逐漸由毫米級(jí)減小到微米甚至納米級(jí)，具有良好可設(shè)計(jì)性，本發(fā)明據(jù)此通過調(diào)整金屬泡沫的孔隙參數(shù)(孔隙率、孔密度、孔均勻度等)來調(diào)整熱能儲(chǔ)存和釋放速率以及流體在金屬泡沫內(nèi)的對(duì)流傳熱能力。為減小整個(gè)系統(tǒng)熱損失，在裝置外部包裹一層保溫材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置的主剖視圖；
[0023]圖2是圖1的A-A剖視圖；
[0024]圖3是【具體實(shí)施方式】一的蓄熱放熱一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是金屬泡沫相變復(fù)合材料蓄熱能力與純相變材料蓄熱能力對(duì)比圖；
[0026]圖中:A-殼體；B-放熱管部分；C_四級(jí)相變材料蓄熱單元；D_四級(jí)吸熱管部分；E-隔檔；1_放熱管；2_放熱管入口 ；3_放熱管金屬泡沫I ;4_放熱管金屬泡沫II ；5-放熱管金屬泡沫III ；6-放熱管金屬泡沫IV ；7-放熱管出口 ；8_ —級(jí)蓄熱單元；9_ 一級(jí)吸熱管；10-—級(jí)吸熱管入口 ；11_ 一級(jí)吸熱管金屬泡沫；12-—級(jí)吸熱管出口 ；13_ —二級(jí)蓄熱單元隔檔；14-二級(jí)蓄熱單元；15-二級(jí)吸熱管；16-二級(jí)吸熱管入口 ； 17-二級(jí)吸熱管金屬泡沫；18-二級(jí)吸熱管出口 ；19_ 二三級(jí)蓄熱單元隔檔；20_三級(jí)蓄熱單元21-三級(jí)吸熱管22-三級(jí)吸熱管入口 ；23_三級(jí)吸熱管金屬泡沫；24_三級(jí)吸熱管出口 ；25_三四級(jí)蓄熱單元隔檔；26-四級(jí)蓄熱單元；27_四級(jí)吸熱管；28_四級(jí)吸熱管入口 29-四級(jí)吸熱管金屬泡沫；30_四級(jí)吸熱管出口 ；31_保溫層。

【具體實(shí)施方式】
[0027]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖4進(jìn)行說明，本實(shí)施方式的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，包括殼體A、放熱管部分B、四級(jí)相變材料蓄熱單元C、四級(jí)吸熱管部分D、三個(gè)隔檔E ;
[0028]其中，四級(jí)相變材料蓄熱單元C包括一級(jí)蓄熱單元8、二級(jí)蓄熱單元14、、三級(jí)蓄熱單元20、四級(jí)蓄熱單元26;
[0029]四級(jí)吸熱管部分D包括一級(jí)吸熱管部分、二級(jí)吸熱管部分、三級(jí)吸熱管部分、四級(jí)吸熱管部分；
[0030]放熱管部分B包括放熱管1、放熱管入口 2、放熱管金屬泡沫13、放熱管金屬泡沫114、放熱管金屬泡沫1115、放熱管金屬泡沫IV6、放熱管出口 7 ;放熱管金屬泡沫13、放熱管金屬泡沫114、放熱管金屬泡沫III5和放熱管金屬泡沫IV6等間距排列在放熱管I內(nèi)，放熱管穿設(shè)在四級(jí)相變材料蓄熱單元內(nèi)，且放熱管金屬泡沫13、放熱管金屬泡沫114、放熱管金屬泡沫III5和放熱管金屬泡沫IV6的布置位置均位于相應(yīng)的相變材料蓄熱單元內(nèi)，
[0031]一級(jí)吸熱管部分由一級(jí)吸熱管9、一級(jí)吸熱管入口 10、一級(jí)吸熱管金屬泡沫11、一級(jí)吸熱管出口 12組成；一級(jí)吸熱管金屬泡沫11設(shè)置在一級(jí)吸熱管的水平段；
[0032]二級(jí)吸熱管部分由二級(jí)吸熱管15、二級(jí)吸熱管入口 16、二級(jí)吸熱管金屬泡沫17、二級(jí)吸熱管出口 18組成；二級(jí)吸熱管金屬泡沫17設(shè)置在二級(jí)吸熱管的水平段；
[0033]三級(jí)吸熱管部分由三級(jí)吸熱管21、三級(jí)吸熱管入口 22、三級(jí)吸熱管金屬泡沫23、三級(jí)吸熱管出口 24組成；三級(jí)吸熱管金屬泡沫23設(shè)置在三級(jí)吸熱管的水平段；
[0034]四級(jí)吸熱管部分由四級(jí)吸熱管27、四級(jí)吸熱管入口 28、四級(jí)吸熱管金屬泡沫29、四級(jí)吸熱管出口 30組成；四級(jí)吸熱管金屬泡沫29設(shè)置在四級(jí)吸熱管的水平段；
[0035]各級(jí)吸熱管部分的吸熱管金屬泡沫與放熱管部分相應(yīng)的放熱管金屬泡沫對(duì)應(yīng)；各級(jí)吸熱管部分的吸熱管的豎直部分均穿出殼體；
[0036]一級(jí)蓄熱單元8和二級(jí)蓄熱單元14由一二級(jí)蓄熱單元隔檔13隔開，二級(jí)蓄熱單元14和三級(jí)蓄熱單元20由二三級(jí)蓄熱單元隔檔19隔開，三級(jí)蓄熱單元20和四級(jí)蓄熱單元26由三四級(jí)蓄熱單元隔檔25隔開；
[0037]整個(gè)裝置外面包覆一層保溫層31。
[0038]在蓄熱階段，放熱流體從放熱管入口 2流入放熱管1，依次流經(jīng)放熱管金屬泡沫13、一二級(jí)蓄熱單元隔檔13對(duì)應(yīng)的無泡沫管段、放熱管金屬泡沫114、二三級(jí)蓄熱單元隔檔19對(duì)應(yīng)的無泡沫管段、放熱管金屬泡沫1115、三四級(jí)蓄熱單元隔檔25對(duì)應(yīng)的無泡沫管段、放熱管金屬泡沫IV6分別將熱量傳遞給一級(jí)蓄熱單元8、二級(jí)蓄熱單元14、三級(jí)蓄熱單元20和四級(jí)蓄熱單元26儲(chǔ)存起來，最后放熱流體從放熱管出口 7流出。在放熱階段，一級(jí)蓄熱單元8、二級(jí)蓄熱單元14、三級(jí)蓄熱單元20和四級(jí)蓄熱單元26分別放熱，一級(jí)吸熱流體從一級(jí)吸熱管入口 10進(jìn)入一級(jí)吸熱管9，經(jīng)過一級(jí)吸熱管金屬泡沫11管段與一級(jí)蓄熱單元8中的金屬相變復(fù)合材料進(jìn)行換熱，吸收熱量后經(jīng)一級(jí)吸熱管出口 12流出，其它三級(jí)吸熱流體的流動(dòng)過程與第一級(jí)類似。
[0039]所述隔檔采用絕熱材料制成。防止各級(jí)相變材料蓄熱單元相互之間的傳熱。
[0040]在各級(jí)相變材料蓄熱單元處的放熱管段內(nèi)充有金屬泡沫，在各個(gè)隔檔處的放熱管段無金屬泡沫，放熱管金屬泡沫段管壁采用銅或鋁制成，無金屬泡沫管段采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的不銹鋼制成，放熱管的金屬泡沫管段和無金屬泡沫管段采用焊接方式連接。
[0041]放熱管貫穿于每一級(jí)相變材料蓄熱單元中，沿著放熱流體流動(dòng)方向各級(jí)相變材料蓄熱單元的相變材料熔點(diǎn)逐漸降低，相應(yīng)的熱能品質(zhì)依次降低。
[0042]在熱能釋放階段，不同的吸熱流體流過各級(jí)相變材料蓄熱單元吸收熱量，沿著放熱流體流動(dòng)方向吸熱流體的能量品質(zhì)依次升高。
[0043]所有放熱管是并聯(lián)的，每一級(jí)相變材料蓄熱單元中的數(shù)根吸熱管也是并聯(lián)的。
[0044]吸熱管內(nèi)的吸熱流體的流動(dòng)方向與放熱管內(nèi)放熱流體的流動(dòng)方向是逆流的。
[0045]吸熱管對(duì)稱的分布在放熱管兩側(cè)。
[0046]所有采用金屬泡沫的單元的金屬泡沫參數(shù)不一定相同，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，所述金屬泡沫孔隙率范圍0.7?0.99，孔密度范圍3PPI?300PPI，金屬泡沫材料為銅、鋁、鎳、鐵等金屬及其合金，優(yōu)選的采用廉價(jià)的鋁。
[0047]放熱管和放熱管金屬泡沫接觸的地方采用燒結(jié)方式進(jìn)行連接，吸熱管與吸熱管金屬泡沫接觸的地方也采用燒結(jié)方式進(jìn)行連接。
[0048]殼體外面包覆一層絕熱層，絕熱層的材料種類是多樣的，絕熱層厚度大于100mm。
[0049]各級(jí)蓄熱單元中填充的相變材料是填充至密閉的蓄熱單元?dú)?nèi)，相變材料為金屬泡沫復(fù)合材料，在凝固時(shí)相變材料占空隙部分的體積比小于90 %。
[0050]圖4給出了采用金屬泡沫的復(fù)合相變材料和純相變材料的蓄熱能力對(duì)比，從圖中可以看出，金屬泡沫的存在使得整體溫度保持在較低的水平，也可以較快的完成蓄熱過程，這證明金屬泡沫相變復(fù)合材料具有較好的溫控能力和蓄熱速率。放熱過程是蓄熱的反過程，金屬泡沫對(duì)放熱過程的影響規(guī)律與蓄熱過程是類似的，可以有效改善熱能釋放速率。在放熱管和吸熱管位于蓄熱單元處的管段內(nèi)燒結(jié)金屬泡沫，可以大幅減小管內(nèi)的燒結(jié)熱阻，因此本發(fā)明具有良好的傳熱性能，換熱管的管徑較小。此外，儲(chǔ)能裝置是緊湊式的一體化裝置，減少了復(fù)雜的中間管道和連接件將蓄熱模塊和放熱模塊集合在一起，整個(gè)裝置是可移動(dòng)的，蓄熱和放熱過程可以同時(shí)進(jìn)行，也可以交錯(cuò)進(jìn)行，而且各級(jí)放熱過程相互之間沒有影響，如果同時(shí)進(jìn)行，熱損失較小，蓄熱系統(tǒng)可以減小由于放熱流體和吸熱流體由于溫差過大導(dǎo)致的換熱裝置熱應(yīng)力，蓄熱放熱一體化裝置的使用具有很大方便性。總之，本發(fā)明根據(jù)國際前沿的熱儲(chǔ)能理論和強(qiáng)化傳熱理論，提出的采用金屬泡沫的蓄熱放熱一體化緊湊裝置具有傳熱效能高、蓄熱放熱速率快、熱能利用率高、熱能品質(zhì)分級(jí)利用、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0051]本實(shí)施方式只是對(duì)本專利的示例性說明，并不限定它的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對(duì)其局部進(jìn)行改變，只要沒有超出本專利的精神實(shí)質(zhì)，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:包括殼體(A)、放熱管部分(B)、η級(jí)相變材料蓄熱單元(C)、η級(jí)吸熱管部分⑶、η-1個(gè)隔檔(E)； 放熱管部分水平布置在殼體內(nèi)，放熱管兩端穿出殼體，放熱管部分包括多個(gè)前后并列排布放熱管，η級(jí)相變材料蓄熱單元沿放熱管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向依次排布在殼體內(nèi)，相鄰兩級(jí)相變材料蓄熱單元之間通過隔檔間隔，放熱管內(nèi)設(shè)置有η級(jí)放熱管金屬泡沫，各級(jí)放熱管金屬泡沫在放熱管內(nèi)的位置位于相應(yīng)的相變材料蓄熱單元內(nèi)，每個(gè)放熱管的外圍沿放熱管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向依次布置有η級(jí)吸熱管部分，各級(jí)吸熱管的水平部分均插裝在相應(yīng)的相變材料蓄熱單元內(nèi)，各級(jí)吸熱管的水平部分內(nèi)部設(shè)置有吸熱管金屬泡沫，各級(jí)吸熱管的豎直部分穿出殼體置于外部，η為大于2的自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:所述隔檔采用絕熱材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:在各級(jí)相變材料蓄熱單元處的放熱管段內(nèi)充有金屬泡沫，在各個(gè)隔檔處的放熱管段無金屬泡沫，放熱管金屬泡沫段管壁采用銅或鋁制成，無金屬泡沫管段采用不銹鋼制成，放熱管的金屬泡沫管段和無金屬泡沫管段采用焊接方式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:放熱管貫穿于每一級(jí)相變材料蓄熱單元中，沿著放熱流體流動(dòng)方向各級(jí)相變材料蓄熱單元的相變材料熔點(diǎn)逐漸降低。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:所有放熱管是并聯(lián)的，每一級(jí)相變材料蓄熱單元中的數(shù)根吸熱管也是并聯(lián)的，吸熱管對(duì)稱的分布在放熱管兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:吸熱管內(nèi)的吸熱流體的流動(dòng)方向與放熱管內(nèi)放熱流體的流動(dòng)方向是逆流的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:金屬泡沫孔隙率范圍0.7?0.99，孔密度范圍3ΡΡΙ?300ΡΡΙ，金屬泡沫材料為銅、鋁、鎳、鐵等金屬及其合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:放熱管和放熱管金屬泡沫接觸的地方采用燒結(jié)方式進(jìn)行連接，吸熱管與吸熱管金屬泡沫接觸的地方也采用燒結(jié)方式進(jìn)行連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:殼體外面包覆一層絕熱層，絕熱層厚度大于100mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種采用金屬泡沫的梯級(jí)相變蓄熱放熱一體化裝置，其特征在于:各級(jí)蓄熱單元中填充的相變材料是填充至密閉的蓄熱單元?dú)?nèi)，相變材料為金屬泡沫復(fù)合材料，在凝固時(shí)相變材料占空隙部分的體積比小于90 %。
【文檔編號(hào)】F28F21/08GK104236359SQ201410527376
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】徐會(huì)金, 趙長穎 申請(qǐng)人:中國石油大學(xué)