專利名稱：一種新型相變蓄熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種新型相變蓄熱器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本專利屬于內(nèi)燃發(fā)動機和熱能工程設(shè)備應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及內(nèi)燃發(fā)動機余熱利用與蓄能技術(shù)問題。
背景技術(shù)：
[0002]汽車作為能源消耗和環(huán)境保護重要領(lǐng)域之一，汽車問題備受關(guān)注。它不但涉及可持續(xù)發(fā)展的能量資源，更關(guān)系到人類生態(tài)和環(huán)境。越來越嚴重的環(huán)境污染，迫使人們提出節(jié)能減排的低碳經(jīng)濟解決方案。事實上，汽車燃料燃燒所發(fā)出的能量的1/3被有效利用，其它的能量被排放到大氣中，不僅造成了能源浪費，還帶來了巨大環(huán)境污染。因此，汽車新能源和節(jié)能是一項重要的發(fā)展方向，有效利用汽車排放余熱是實現(xiàn)汽車節(jié)能的一個重要發(fā)展主題。汽車余熱主要是兩種來源，發(fā)動機冷卻水和排氣余熱，前者是來至于冷卻介質(zhì)的中低溫能量，后者是來至于排出煙氣的中高溫能量。其中，中低溫能量利用采用熱存儲是最佳的選擇方案之一，同時相變蓄能作為高蓄能率的儲熱形式逐步得到技術(shù)應(yīng)用。相變蓄能以融化吸熱和凝結(jié)放熱達到較大的熱量儲備能力，并將不連續(xù)的、不穩(wěn)定的熱量實時儲存，跨時間需要時再釋放利用。[0003]利用余熱和相變材料儲能，將汽車發(fā)動機冷卻水的熱量儲存起來，用于冬季啟動時預(yù)熱室內(nèi)空氣、玻璃除霜，提高舒適性和安全性，以及改善冷起動性能。對于電動汽車，可將動力系統(tǒng)余熱存儲，一方面幫助電池恒溫，另一方面幫助冬季預(yù)熱。余熱蓄能是汽車節(jié)能和低碳經(jīng)濟的一種利用途徑，它不但涉及有利減輕低溫啟動排放，還有利于提升汽車動力性能。[0004]本專利提出環(huán)腔組合式相變蓄熱器設(shè)計，即相變蓄能體采用薄壁薄層環(huán)型腔式獨立結(jié)構(gòu)，并可利用不同環(huán)腔直徑大小組合，達到可變蓄能能力設(shè)計；利用環(huán)型腔層蓄熱體厚度和環(huán)腔間距，調(diào)整蓄熱和放熱快慢實時性；利用薄壁腔殼和薄層結(jié)構(gòu)有利適應(yīng)一定的相變材料熱變形，以及增加變形適應(yīng)能力，提高蓄熱器使用壽命。實際上，相變蓄熱器已有技術(shù)提及和專利產(chǎn)生，并在工程實際中應(yīng)用。但是，在解決小型緊湊和車用等方面還遠遠沒能是想應(yīng)用。已有技術(shù)提及和專利均沒有提到薄壁薄層環(huán)型腔式獨立結(jié)構(gòu)概念，特別在蓄熱能力、釋熱速率、變形適應(yīng)性和可變性等方面，避免和克服以往相變蓄熱器的局限性。[0005]相變蓄熱在內(nèi)燃發(fā)動機和熱能工程領(lǐng)域得到研究，也開展了許多實驗研究。但是， 這些專利和研究還沒有提到利用薄壁薄層環(huán)型腔式獨立結(jié)構(gòu)，以及其具有的適應(yīng)性和可變性概念。本專利通過一個諸如內(nèi)燃發(fā)動機實施例的循環(huán)水余熱利用，設(shè)計環(huán)腔組合式相變蓄熱器，實現(xiàn)內(nèi)燃發(fā)動機和熱能工程設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用和組合精細調(diào)整可變性能力。發(fā)明內(nèi)容[0006]本專利設(shè)計目的是提供一種新型相變蓄熱器，通過引入薄壁薄厚環(huán)腔，構(gòu)造蓄熱器傳熱體，形成更良好的傳熱能力，使蓄熱器體根據(jù)蓄熱需求實現(xiàn)組合裝配，組織旋流，強化傳熱，促進蓄熱和釋熱速率。[0007]本專利的技術(shù)方案是[0008]一種新型相變蓄熱器，其特征在于相變蓄能體環(huán)型腔式獨立結(jié)構(gòu)，相變介質(zhì)事先封裝于腔體內(nèi)，通過腔體直徑和個數(shù)組合，達到或大或小蓄熱量設(shè)計。[0009]所述的一種新型相變蓄熱器，其特征在于環(huán)腔體采用薄壁結(jié)構(gòu)。[0010]所述的一種新型相變蓄熱器，其特征在于利用旋流特征，促進環(huán)腔間循環(huán)流動介質(zhì)在環(huán)室內(nèi)的流動換熱。[0011]所述的一種新型相變蓄熱器，旋流過程是通過循環(huán)介質(zhì)組織環(huán)流流經(jīng)進口旋流導(dǎo)流罩，使流動介質(zhì)形成旋流。[0012]所述的一種新型相變蓄熱器，所述的循環(huán)介質(zhì)組織環(huán)流流經(jīng)的前、后端板和，其篩孔采用與進口旋流導(dǎo)流罩同向斜孔。[0013]本專利不僅可用于內(nèi)燃發(fā)動機余熱利用，而且可應(yīng)用于其它熱工裝置的余熱利用和蓄能利用。


[0014]圖1為環(huán)腔組合式相變蓄熱器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖。[0015]圖2為相變介質(zhì)環(huán)腔體示意圖。[0016]圖3為端板結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖中各部件的編號和對應(yīng)名稱如下[0018]圖1中1-進口、2-進口旋流導(dǎo)流罩、3-前端板、4-環(huán)狀腔體、5-前端板、6-出口集流罩、7-出口、8-進口蓋板、9-殼體、10-進口蓋板。[0019]圖2中相變介質(zhì)環(huán)腔體示意圖。11-環(huán)腔體、12-相變介質(zhì)蓄能材料。其中，將相變介質(zhì)充填在環(huán)腔體內(nèi)，形成獨立構(gòu)件，利用端板組合安裝成蓄熱器本體。[0020]圖3中端板結(jié)構(gòu)示意圖。13-端板體、14-篩流孔、15-環(huán)腔體固定槽。
具體實施方式
[0021]在內(nèi)燃發(fā)動機或熱工設(shè)備工作過程中，根據(jù)氣候條件，在冬季低溫氣候條件下，通過控制閥形成進入環(huán)腔組合式相變蓄熱器的循環(huán)流程，實施余熱蓄熱和釋熱利用。在汽車或發(fā)動機運行工作工程中，完成蓄能過程，即熱態(tài)循環(huán)介質(zhì)流體(冷卻水)由進口 1進入環(huán)腔組合式相變蓄熱器，流經(jīng)進口旋流導(dǎo)流罩2，形成一定的旋流，通過進口端板3進一步旋流和篩流，完成流量均配，循環(huán)介質(zhì)流體分別進入由多個相變介質(zhì)環(huán)狀腔體組成的多層環(huán)室(環(huán)腔間)內(nèi)，循環(huán)介質(zhì)與相變介質(zhì)進行換熱和蓄熱，環(huán)狀腔體4內(nèi)的相變介質(zhì)吸熱融化，能量得到存儲。熱交換后的循環(huán)介質(zhì)流體流經(jīng)出口端板5，通過出口集流罩6和出口 7 流出蓄熱器，完成余熱循環(huán)流程。[0022]在汽車冷啟動前，實施預(yù)熱的釋熱過程，即冷態(tài)循環(huán)介質(zhì)流體(冷卻水)由進口 1 進入環(huán)腔組合式相變蓄熱器，流經(jīng)進口旋流導(dǎo)流罩2，形成一定的旋流，通過進口端板3進一步旋流和篩流，完成流量均配，循環(huán)介質(zhì)流體分別進入由多個相變介質(zhì)環(huán)腔體組成的多層環(huán)室(環(huán)腔間)內(nèi)，冷態(tài)循環(huán)介質(zhì)與相變介質(zhì)進行換熱，環(huán)狀腔體4內(nèi)的相變介質(zhì)凝固放熱，能量釋放。熱交換后的循環(huán)介質(zhì)流體流經(jīng)出口端板5，通過出口集流罩6和出口 7流出蓄熱器，流出蓄熱器，完成發(fā)動機缸體預(yù)熱或環(huán)境預(yù)熱。
權(quán)利要求1.一種新型相變蓄熱器，其特征在于相變蓄能體環(huán)型腔式獨立結(jié)構(gòu)，相變介質(zhì)事先封裝于腔體內(nèi)，通過腔體直徑和個數(shù)組合，達到或大或小蓄熱量設(shè)計。
2.一種新型相變蓄熱器，其特征在于環(huán)腔體采用薄壁結(jié)構(gòu)。
3.一種新型相變蓄熱器，其特征在于利用旋流特征，促進環(huán)腔間循環(huán)流動介質(zhì)在環(huán)室內(nèi)的流動換熱。
4.如權(quán)利要求3所述的一種新型相變蓄熱器，其特征在于，所述的循環(huán)介質(zhì)組織環(huán)流流經(jīng)進口旋流導(dǎo)流罩O)，使流動介質(zhì)形成旋流。
5.如權(quán)利要求3所述的一種新型相變蓄熱器，其特征在于，所述的循環(huán)介質(zhì)組織環(huán)流流經(jīng)的前、后端板C3)和(5)，其篩孔采用與進口旋流導(dǎo)流罩O)同向斜孔。
專利摘要本實用新型公開了一種新型相變蓄熱器，通過循環(huán)介質(zhì)在蓄熱器傳熱體內(nèi)蓄熱和釋熱實現(xiàn)發(fā)動機缸體或環(huán)境預(yù)熱。系統(tǒng)包括①進口、②進口旋流導(dǎo)流罩、③前端板、④環(huán)狀腔體、⑤前端板、⑥出口集流罩、⑦出口、⑧進口蓋板、⑨殼體、⑩進口蓋板。此裝置其不僅可用于內(nèi)燃發(fā)動機余熱利用，而且可應(yīng)用于其它熱工裝置的余熱利用和蓄能利用。
文檔編號F02G5/00GK202304524SQ20112000297
公開日2012年7月4日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者劉研, 張?zhí)鞎r, 王國華, 高淳, 魏強, 黃成海 申請人:吉林大學(xué)