低空隙率的储热物品及方法技术

低空隙率热能存储物品、系统、和用于制造和利用这种热能存储物品和系统的方法。热能存储单元包括具有特定空隙容积的热能存储本体和混合腔室形成元件。热能存储模块包括与由腔室形成元件限定的居间腔室邻近设置的两个或多个热能存储本体。热能存储模块的总空隙容积(即，热能存储本体的通道与腔室的空隙容积的总和)处于约10％至约40％之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】低空隙率热能存储物品、系统、和用于制造和利用这种热能存储物品和系统的方法。热能存储单元包括具有特定空隙容积的热能存储本体和混合腔室形成元件。热能存储模块包括与由腔室形成元件限定的居间腔室邻近设置的两个或多个热能存储本体。热能存储模块的总空隙容积(即，热能存储本体的通道与腔室的空隙容积的总和)处于约10％至约40％之间。【专利说明】 相关申请的夺叉引用 本申请要求2012年6月29日提交的美国临时申请No. 61/665, 957的权益。
技术介绍

本公开主要涉及低空隙率（voidfraction)的热能存储物品、系统及用于制造和 利用这种热能存储物品和系统的方法。 对于相关技术的说明 所有类型的能量存储在能源节约方面均起到了重要的作用。对于诸如太阳能或 来自工业过程的废热之类的热能的有效收集、利用和保存是能源开发和能源管理的重要方 面。特别地，呈显热和潜热的形式的热能的存储是重要的。 对于有效地存储和回收大量热能（即，热力能）的能力已经存在浓厚的兴趣。存 在可回收、存储和取出包括诸如太阳热能、地热（例如，火山地热、热水地热等）之类的天然 能源和诸如工业产生的废热之类的人工产生的热能在内的热存储技术。热能存储系统可被 广泛地分类成显热系统、潜热系统和结合能系统。显热系统是通过在不改变相的情况下对 通常为液体或固体的介质进行加热来存储热能的系统。潜热系统是对经历相变（通常为熔 化）的介质进行加热的系统。结合能存储系统是通过使介质经历将热能转换成化学能的吸 热-放热反应来存储热能的系统。 热能存储通过平滑供给以及提高可靠性来改善能源系统的性能。尽管太阳能是充 裕的、清洁的、且是安全的能量源，但它经历每年且每日的循环；由此必然是断续的，并且通 常由于变化的天气状况（例如，雨、雾、尘埃、霾、云翳）而是不可预期的且被漫射掉。此外， 伴随着工业和消费需求的每年且每日的循环，对于能源的需求同样是不稳定的。因此，持续 需要促进热能的有效存储、回收和利用的改良的、节约成本的物品、过程和系统。
技术实现思路
本专利技术的热能存储单元主要包括热能存储本体，该热能存储本体具有顶面、底面、 和多个穿孔，这多个穿孔形成从该顶面穿过该热能存储本体延伸至该底面的通道。该热能 存储单元的热能存储本体可还包括附连的混合腔室形成元件。作为选择，当在热能存储系 统中使用时，该混合腔室形成元件可以是与该热能存储本体结合使用的单独的单元。 该热能存储本体包括处于顶面和底面中的穿孔或开口。穿孔限定平均水力直径dh ，其中，穿孔的具体实施例包括1-2个穿孔/英寸2 (1-2个穿孔/6. 452cm2)，任何具体的 穿孔均具有上限值DHira= 1英寸（6.452cm)。穿孔还将平均壁厚Thk+肖限定为处于相邻穿 孔之间的最窄内部壁厚，其中，具体实施例包括DMm/Thk^^ = 0. 5-3. 0。 该热能存储本体穿孔还限定通道，这些通道随着它们延伸穿过该热能存储本体可 具有均匀的、不规则的、或其任一组合的形状。 该热能存储本体穿孔还将空隙的开孔率（openfacevoid)限定为穿孔的直径占 总表面积的百分比。该热能存储本体穿孔还将空隙容积（voidvolume)限定为通道的空隙 占该热能存储本体的总面积的百分比，其中，具体实施例包括处于约10%至约35%的空隙 容积范围。 两个或多个本体和居间腔室的结构限定了一种模块，其中，本体相邻设置在一起， 且腔室设置在这些本体中间，其中，本体设置成使得通道将流体流引导穿过本体和居间腔 室。该模块包括总空隙容积，其中，各个本体与腔室的空隙容积的总和处于约10 %至约 40 %之间的范围中。 该腔室由腔室形成元件形成，该腔室形成元件可以是与热能存储本体的一个或多 个表面成一整体、与本体分离开或位于本体的外部、或从本体设置在其中的密闭壳延伸的 突起或构件。 该热能存储单元和模块起作用以控制该密闭壳内的流体流。在这种情况下，来自 流体的热量可在一个操作中被传递至一个或多个热能存储本体，并且所存储的来自热能存 储本体的热量可在另一操作中被传递至流体。 【专利附图】【附图说明】 对于本领域技术人员而言，通过参照附图可更好地明白本专利技术及其多个特征和优 点。 图1是包括热能存储本体的热能存储单元的实施例的插图，该热能存储本体具有 一体的腔室形成元件（即，一体的唇缘）。 图2是包括两个热能存储本体和一个外部腔室形成元件（间隔环）的热存储模块 的插图。 图3A-3F是具有不同形状的通道（例如，圆形、十字形、直线形切口、弧形、S形切 口、及方形）的热能存储本体的替代实施例的截面图。 图4A-4C是具有设置成不同图案（例如，对正的多排阵列、非对正的多排阵列、和 径向）的通道的热能存储本体的替代实施例的截面图。 图5A-5C是具有一体的腔室形成元件（例如，多个突起、凸条、单个突起）的替代 实施例的热能存储本体的视图。 图6A-6C是在该热能存储本体的顶面和底面上具有不同的一体的腔室形成元件 的热能存储单元的视图。 图7A-7C是具有外部腔室形成元件的替代实施例（例如，多个可分离的突起、多个 可分离的凸条、单个可分离的突起）的热能存储本体的视图。 图8是具有热能存储本体的热能存储单元的视图，该热能存储本体包括设置在一 起的多个饼状部分。 图9是热能存储单元的包括同心的环形部分的替代实施例的视图。 图10是制造陶瓷热能存储本体的过程的流程图。 相同的附图标记在不同视图中的使用指代相似或相同的物品。 【具体实施方式】 提供结合附图进行的下列说明以便有助于理解本文中公开的教导。下列讨论将集 中在这些教导的具体实施方案和实施例。提供该焦点以便有助于描述这些教导且不应被解 释成是对于这些教导的范围或适用性的限制。 如本文中所使用的那样，术语"包括"、"包含"、"具有"或其任一其它变型均旨在覆 盖住非排他性的包括。例如，包括一列特征的过程、方法、物品、或设备并非必然仅限制于那 些特征，而是可包括并未明确列出或为这种过程、方法、物品或设备所特有的其它特征。此 夕卜，除非另有相反说明，否则"或者"表示包括性的或者而非排他性的或者。例如，状况A或 B由下列情况中的任一种所满足:A是真的（或存在）且B是假的（或不存在），A是假的 (或不存在）且B是真的（或存在），以及A和B均是真的（或者存在）。 "一"或"一种"的使用用于描述本文中所述的元件和部件。这仅出于方便的目的 进行且给出了本专利技术的范围的一般意义。该描述应该被理解成包括一个或至少一个，并且 该单数还包括复数，反之亦然，除非清楚的表明它具有其它含义。 除非另外限定，否则本文中所使用的所有技术和科学术语均具有与本专利技术所属领 域的技术人员通常明白的含义相同的含义。材料、方法、和示例均仅是说明性的且并非意在 是限制性的。 本文中描述了具有创造性的实施例，该实施例涉及可用在诸如与太阳能发生器相 关联的热能存储设备之类的大型热能存储设备中的热能存储介质。具有创造性的具体实施 例涉及结构化的、模块化的、整体的热能存储介质。该热能存储介质可放置在诸如大型管道 或密闭壳之类的容器内。可使已经被例如通过太阳充能（即，加热）的传热流体流过该热 能存储介质。该热能存储介质又吸收来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热能存储单元，包括：热能存储本体，所述热能存储本体具有顶面、底面、形成从所述顶面穿过所述热能存储本体延伸至所述底面的通道的多个穿孔、处于约10％至约35％的范围内的空隙容积；和混合腔室形成元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·S·尼克纳夫斯，D·C·谢尔曼，T·希曼斯基，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US