一种利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统，包括蓄热容器及使惰性液态油相物质在蓄热容器中循环的惰性液态油相循环系统，所述蓄热容器中装有无机相变材料与水的混合物、惰性液态油相物质，所述惰性液态油相物质覆盖在无机相变材料与水的混合物的上方，所述蓄热容器中间设有换热器；所述惰性液态油相循环系统中设有惰性液态油相循环泵、油分布器喷头、循环油相入口及循环油相出口。所述系统，提高了无机相变蓄热系统换热效率、循环稳定性，同时解决无机相变材料在蓄释热过程相分离的问题；降低相变蓄热系统对无机相变材料要求，拓宽了对无机相变材料的选择性，也利于降低相变材料的成本，提高蓄热系统的使用寿命。

A system of heat exchange enhancement by inorganic two phase storage using oil-water two-phase

The invention discloses a heat transfer system using oil-water two-phase to enhance inorganic phase change heat storage, which comprises a heat storage container and an inert liquid oil phase circulation system for circulating inert liquid oil phase material in the heat storage container. The heat storage container is filled with a mixture of inorganic phase change material and water, an inert liquid oil phase material, and the inert liquid oil phase material. The inert liquid oil phase circulating system includes an inert liquid oil phase circulating pump, an oil distributor nozzle, an inlet of the circulating oil phase and an outlet of the circulating oil phase. The system improves the heat transfer efficiency and cycle stability of the inorganic phase change heat storage system, solves the problem of phase separation of inorganic phase change materials in the heat storage and release process, reduces the requirements of the phase change heat storage system for inorganic phase change materials, broadens the selectivity for inorganic phase change materials, and also helps to reduce the cost of phase change materials and improve storage. The service life of the thermal system.

【技术实现步骤摘要】
一种利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统
本专利技术涉及一种无机相变蓄热的换热的系统，尤其是一种利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统。
技术介绍
能源是现代社会赖以生存和发展的基础，能源互联网作为推动我国能源革命的重要战略支撑，对适应可再生能源规模化发展、提升能源开发利用效率、推动能源市场开放和产业升级、提升能源国际合作水平等具有重要意义。发展以分布式和可再生能源互联互通为本质的能源互联网将是大势所趋，而储能技术正好为能源互联网提供了一种行之有效的实施手段。储能在需求响应、辅助服务、售电侧等环节都将有广阔的应用前景。能源互联网在现有的配电网基础上，通过先进的电力、电子和信息技术，融合了大量分布式可再生能源发电装置和分布式储能装置，从而实现能量和信息流互联互通，降低成本。储能系统应用于传统能源系统中可以改变能源的生产、输送、使用同步完成的模式，将解决产能和用能在时间上和空间上不匹配的问题。在储能技术商业化应用方面，有关相变蓄热材料与系统的研发正在成为其中不可忽视的分支。目前大量工作的思路是增大换热面积，完善蓄热容器换热均匀性，如采用波纹管，增加翅片或肋板等。如专利CN204901909U公开的一种室内相变蓄热供暖系统，相变蓄热器采用的内环肋式翅片换热管，强化蓄热过程的热量传递。但是单纯增大换热面积，提高蓄热容器换热均匀性势必要增加蓄热容器复杂性，提高制造成本，也减少无机水合物相变蓄热材料的装填量。由于固体无机水合盐在附着不过避免，有一些部分思路是通过加入高导热的材料，如石墨，金属纤维，泡沫金属等增加固体相变材料的导热系数，以此降低换热热阻，提高换热效率。专利CN106242494A公开的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料及其制备方法，利用石墨烯气凝胶高导热率的特性来提高蓄热换热效率。但是引入高导热材料会因材料密度与相变材料密度的差异，而导致分相，特别是经过多次蓄释热循环，换热效率将大大下降。通过机械扰动强化传热比较常规的方法，但是固-液相变蓄热材料的相变特点，使传统的搅拌器搅拌强化传热方式难于实现，如专利CN103913087A公开的一种减少相分离的无机相变蓄热装置，采用搅拌器搅拌减少无机相变材料的相分离，同时提高传热效率，但是在材料固态需蓄热时，搅拌器将无法运作。因此有必要对传统石蜡相变蓄热的强化换热方式进行进一步改进。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统，包括蓄热容器及使惰性液态油相物质在蓄热容器中循环的惰性液态油相循环系统，所述蓄热容器中装有无机相变材料与水的混合物、惰性液态油相物质，所述惰性液态油相物质覆盖在无机相变材料与水的混合物的上方，所述蓄热容器中间设有换热器；所述惰性液态油相循环系统中设有惰性液态油相循环泵、油分布器喷头、循环油相入口及循环油相出口。本专利技术所述系统的工作过程为：惰性液态油相物质从循环油相入口进入油相循环系统，经过惰性液态油相循环泵加压输送到循环油相出口，通过油相分布器再进入蓄热容器，所述的惰性液态油相物质，由于密度比水和中低温无机相变材料小，可自动从蓄热容器底部上升顶部，并与水分相，通过过滤网把惰性液体油相物质与固态的中低温无机相变材料分离开，然后通过循环油相入口再进入惰性液态油相循环系统。采用本专利技术可以提高蓄热换热效率，同时减少蓄热容器和换热装置的设计复杂程度。由于无机相变材料普遍存在过冷度大，容易产生相分离，影响蓄热的循环稳定性，采用本专利技术的惰性液态油物质的循环扰动，辅以过量水，可弥补相变材料的相分离问题，提高蓄热系统的稳定性。采用本专利技术所述系统，利用油水两相强化中低温无机相变蓄热的换热的方法，可以有效地解决了中低温无机相变蓄热的换热效率低的问题。在蓄热时，无机相变材料由固体转变为液体，但是该液体的粘度普遍较大(相比于水)，加入大量的水虽然可以降低粘度，但单位体积蓄热密度减小，同时由于静止无扰动状态下，粘稠的液体自然对流换热系数较低，所以换热效率也较低。加入惰性液体油相物质循环扰动，提高对流换热系数，换热效率的提高，也就是蓄热效率提高；在释热时，无机相变材料很容易在换热器表面粘附，这直接导致热阻增大，特别在静止无扰动的情况下，释热热流速度大大减小，换热效率大大下降。引入惰性液体油相物质扰动，在与过量水共同作用下，减少固态的无机相变材料在换热器上的粘附，提高释热过程的换热效率。本专利技术利用惰性液态油相物质在中低温(0～120℃)蓄热条件下，与水和无机相变材料不发生化学反应，且与水不相容分层的性质，采用惰性液态油相物质与过量的水共同作用，通过惰性油相循环泵，把惰性液态油相物质泵送到蓄热容器底部，由于惰性液态油相物质密度比水和无机相变材料溶液小，惰性液态油相物质上升至蓄热容器顶部，通过油水分层和过滤网，把惰性液态油相物质重新泵送到蓄热容器底部，从而实现惰性液态油相物质在蓄热容器内的循环。这种循环有利于提高蓄热系统中换热器的换热效率，即提高无机相变材料蓄热系统的换热效率；同时也可减少无机相变材料在换热器中的附着，减小换热热阻，提高了释热的品位；由于换热器热媒与无机相变材料不直接接触，避免了无机相变材料对用热末端设备的腐蚀，提高蓄热系统的使用寿命。优选地，所述无机相变材料的相变温度为30～120℃。所述的惰性液态油相物质，在中低温0～120℃之间，与水和所用无机相变材料都不发生化学反应的，表现为化学惰性的液体，密度比水小，且与水不相容，混合静置后容易产生分层，浮于水相之上，其起两个作用：(a)通过油相循环，加速液态无机相变材料和过量水流动，提高换热效率；(b)减少无机相变材料在换热器上的附着，降低换热热阻。优选地，所述蓄热容器上部设有过滤网，所述过滤网设于所述油相中的下方，所述过滤网设于所述油水界面的上方。用于惰性液体油相物质与固态无相变材料的分离，防止油相循环系统的堵塞。优选地，所述循环油相入口设于所述过滤网的上方，所述循环油相出口设于所述蓄热容器的下部。优选地，所述油分布器喷头设于所述蓄热容器的下部，所述油分布器喷头与所述循环油相出口相连。所述油相循环系统的惰性液体油相分布器，使惰性液体油相物质可以均匀地分布在蓄热容器各处，使蓄热容器内部的无机相变材料和水得到均匀地扰动。本专利技术中所述惰性液态油相循环系统中的惰性油相循环泵为蓄热容器中的惰性液态油相提供循环动力。优选地，所述换热器为盘管式换热器、翅片管式换热器中的一种。优选地，所述换热器通过管道与外部加热锅炉和用热末端连接，热媒可以是水或油。本专利技术所述一种利用油水两相强化无机相变材料蓄热的换热系统中的水，主要起着三个作用：(a)过量的水可以减少无机相变材料产生相分离现象，提高无机相变材料循环可逆的稳定性；(b)过量的水可以降低液态无机相变材料的粘度，提高惰性液体油相物质循环扰动的强度，提高换热效率；(c)过量水使无机相变材料凝固后仍存在大量孔洞，使得惰性液体油相物质可顺利上升至蓄热容器顶部，防止惰性液体油相物质滞留在固态无机相变材料的孔洞与缝隙中，从而影响惰性液体油相物质的循环。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：1、可减少中低温无机相变蓄热系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统，其特征在于，包括蓄热容器及使惰性液态油相物质在蓄热容器中循环的惰性液态油相循环系统，所述蓄热容器中装有无机相变材料与水的混合物、惰性液态油相物质，所述惰性液态油相物质覆盖在无机相变材料与水的混合物的上方，所述蓄热容器中间设有换热器；所述惰性液态油相循环系统中设有惰性液态油相循环泵、油分布器喷头、循环油相入口及循环油相出口。

【技术特征摘要】
1.一种利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统，其特征在于，包括蓄热容器及使惰性液态油相物质在蓄热容器中循环的惰性液态油相循环系统，所述蓄热容器中装有无机相变材料与水的混合物、惰性液态油相物质，所述惰性液态油相物质覆盖在无机相变材料与水的混合物的上方，所述蓄热容器中间设有换热器；所述惰性液态油相循环系统中设有惰性液态油相循环泵、油分布器喷头、循环油相入口及循环油相出口。2.如权利要求1所述的利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统，其特征在于，所述无机相变材料的相变温度为30～120℃。3.如权利要求1所述的利用油水两相强化无机相变蓄热的换热的系统，其特征在于，所述蓄热容器上部设有过滤网，所述过滤网设于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇良，周孝清，杨国良，何石泉，李超，武葵，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44