一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置及其相变蓄热材料和相变蓄热棒的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术是一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置及其相变蓄热材料和相变蓄热棒的制备方法，新型梯级组合式混合型相变蓄热装置包括壳体，其特点是：还包括上布水器、下布水器和蓄热单元，所述上布水器置于壳体内、蓄热进口和取热进口的下面并固连，所述下布水器置于壳体内、蓄热出口和取热出口上面并固连，所述蓄热单元垂直置于上布水器和下布水器之间并固连；其相变蓄热材料包括肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸和膨胀石墨；其相变蓄热棒的制备方法是：制造圆柱形外壳；制备相变蓄热材料；填充相变蓄热材料和密封圆柱形外壳。

【技术实现步骤摘要】
一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置及其相变蓄热材料和相变蓄热棒的制备方法
本专利技术属于热能利用，特别涉及到太阳能低温热利用，是一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置及其相变蓄热材料和相变蓄热棒的制备方法。
技术介绍
太阳能在利用上受到天气等因素的影响，具有间断性和不稳定性，造成了能量供需之间的矛盾，蓄热装置就可以很好的解决这个问题。蓄热装置主要作用是将太阳能集热器收集的热量储存起来进行再利用，满足用户的长时间的热水需求。水作为蓄热的常用介质，具有来源广泛，利用方便，清洁无污染。在利用水作为蓄热介质时，蓄热量较大的时候，蓄热装置的尺寸较大，占地面积增加，实用性降低，而蓄热装置的容量和蓄放热速率能够影响太阳能热利用系统的整体的效率，因此，蓄热装置的容量和蓄放热速率变得尤为关键。在蓄热装置中添加相变蓄热材料，合理利用水的显热和相变蓄热材料的潜热可以极大的提升蓄热水箱的蓄热密度及蓄放热效率，可以充分的提高太阳能集热器的效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置及其相变蓄热材料和相变蓄热棒的制备方法，能够合理利用水的显热和相变蓄热材料的潜热，显著提高太阳能热利用系统的整体的效率。本专利技术解决技术问题的方案是：一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置,它包括壳体，所述壳体上部分别设置蓄热进口和取热进口，壳体的下端分别设置蓄热出口和取热出口，蓄热进口和蓄热出口均分别与热源的出口和进口连通，取热进口和取热出口均分别与热用户的出口和进口连通，其特征是：还包括上布水器、下布水器和蓄热单元，所述上布水器置于壳体内、蓄热进口和取热进口的下面并固连，所述下布水器置于壳体内、蓄热出口和取热出口上面并固连，所述蓄热单元垂直置于上布水器和下布水器之间并固连。所述相变蓄热装置设置阀门和控制器，其结构是：在壳体的蓄热进口、蓄热出口、取热进口和取热出口均分别设置所述阀门，阀门与控制器信号连接，控制器通过控制阀门的开度对蓄热和取热进行控制。所述上布水器和下布水器均为条缝型布水器。所述蓄热单元为若干个垂直设置的相变蓄热棒，其结构是：它包括圆柱形外壳，在圆柱形外壳内填充由上至下分别为肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸的相变蓄热材料用于蓄热。一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置用相变蓄热材料，它包括肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸和膨胀石墨，其特征是：所述肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸均分别吸附、且完全填充在膨胀石墨的空隙之中，肉豆蔻酸与膨胀石墨的质量百分比、月桂酸与膨胀石墨的质量百分比和癸酸与膨胀石墨的质量百分比均为(8～9):(2～1)，所述肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸的质量百分比按照公式(1)计算确定式中：Tm是相变温度；TH是入口水温；ΔT是相变温差；T0是环境温度；n表示n种相变蓄热材料，i表示第几级相变蓄热材料。一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置用相变蓄热棒的制备方法，其特征是：它包括制造圆柱形外壳、制备相变蓄热材料、填充相变蓄热材料和密封圆柱形外壳，具体步骤如下：1)制造圆柱形外壳2)制备相变蓄热材料①根据公式(1)计算确定肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸的质量百分比，再计算肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸和膨胀石墨的质量，然后分别称量肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸和可膨胀石墨；所述计算肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸和膨胀石墨的质量依据条件是：圆柱形外壳的体积；计算确定的肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸的质量百分比；膨胀石墨分别与肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸的质量百分比；②将可膨胀石墨用微波加热法快速制得膨胀石墨，并按膨胀石墨分别与肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸的质量百分比将膨胀石墨分为三份；所述微波加热的功率为500～900KW,加热时间为15～20S；③将恒温水浴锅设定在80～90℃，投入称量好的肉豆蔻酸；再将熔化后的肉豆蔻酸与对应的一份膨胀石墨完全混合；辅以搅拌并加热15～20min使相变蓄热材料完全融化，材料在毛细作用力下被吸附到膨胀石墨的多孔结构中，获得肉豆蔻酸相变蓄热材料；④将恒温水浴锅设定在70～80℃，投入称量好的月桂酸，再将熔化后的月桂酸与对应的一份膨胀石墨完全混合；辅以搅拌并加热10～15min使相变蓄热材料完全融化，材料在毛细作用力下被吸附到膨胀石墨的多孔结构中，获得月桂酸相变蓄热材料；⑤将恒温水浴锅设定在60～70℃，投入称量好的癸酸；再将熔化后的癸酸与对应的一份膨胀石墨完全混合；辅以搅拌并加热10～20min使相变蓄热材料完全融化，材料在毛细作用力下被吸附到膨胀石墨的多孔结构中，获得癸酸相变蓄热材料；3)填充相变蓄热材料将步骤2)的⑤获得的癸酸相变蓄热材料填充在圆柱形外壳下部，然后将步骤2)的④获得的月桂酸相变蓄热材料填充在圆柱形外壳内、癸酸相变蓄热材料的上面，最后将步骤2)的③获得的肉豆蔻酸相变蓄热材料填充在圆柱形外壳内、月桂酸相变蓄热材料的上面，即可完成相变蓄热材料的填充；4)密封圆柱形外壳将填充了肉豆蔻酸相变蓄热材料、月桂酸相变蓄热材料和癸酸相变蓄热材料的圆柱形外壳密封，即获得相变蓄热棒。本专利技术采用现有技术制造，所述布水器、肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸和膨胀石墨均为现有技术的市售产品。本专利技术的工作过程是：需要蓄热时，控制器同时打开蓄热进口和蓄热出口设置的阀门，从热源出来的热水，通过蓄热进口进入壳体内、通过上布水器向下流动，热水流经蓄热单元与蓄热单元进行换热，随着换热的进行，热水温度逐渐降低，变为冷水流到下布水器，然后流出下布水器、由蓄热出口流出，返回到热源。需要取热时，控制器同时打开取热进口和取热出口设置的阀门，热用户的冷水从壳体上部的取热进口压入，通过上布水器向下流动，冷水流经蓄热单元与蓄热单元进行换热，随着换热的进行，冷水温度逐渐升高，变为热水流到下布水器，然后流出下布水器、由取热出口流出，为热用户供热。当蓄热的同时需要取热或取热的同时需要蓄热，控制器同时打开蓄热进口、蓄热出口、取热进口和取热出口分别设置的阀门，进入壳体的热水和冷水开始进行热交换的同时流过上布水器进入蓄热单元，在蓄热单元内边继续进行热交换，边通过下布水器，由蓄热出口和/或取热出口流出，返回热源和/或为热用户供热，由控制器通过控制阀门的开度对蓄热和取热进行控制。本专利技术的有益效果体现在以下几个方面：1本专利技术的新型梯级组合式混合型相变蓄热装置，其相变蓄热单元蓄热密度较大，蓄放热速度较快，蓄热单元采用梯级方式，根据热力学分析得到，有效的提高了最大有效能的利用效率；2本专利技术的新型梯级组合式混合型相变蓄热装置，其采用的相变蓄热材料与膨胀石墨复合为一体和采用三种相变蓄热材料的结构，有效的提高了相变蓄热材料的导热系数，热力学损失降低，可以对中间温度进行很好的利用，整体的最大有效能也会得到很大提高，从而极大的提高了梯级相变单元的蓄放热速率；3本专利技术的新型梯级组合式混合型相变蓄热装置，其采用的条缝型布水器，可以很好的优化水箱内部的流场和温度场，使蓄热装置从上到下温度依次降低，有利于蓄热单元的换热，进一步提高了梯级蓄热单元的最大有效能的利用效率。附图说明图1为本专利技术的新型梯级组合式混合型相变蓄热装置的结构示意图；图2为图1的俯视剖视示意图；图3为本专利技术新型梯级组合式混合型相变蓄热装置加装了阀门的结构示意图。图中：1蓄热进口，2壳体，3蓄热单元，4蓄热出口，5取热出口，6下布水器，7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置,它包括壳体，所述壳体上部分别设置蓄热进口和取热进口，壳体的下端分别设置蓄热出口和取热出口，蓄热进口和蓄热出口均分别与热源的出口和进口连通，取热进口和取热出口均分别与热用户的出口和进口连通，其特征是：还包括上布水器、下布水器和蓄热单元，所述上布水器置于壳体内、蓄热进口和取热进口的下面并固连，所述下布水器置于壳体内、蓄热出口和取热出口上面并固连，所述蓄热单元垂直置于上布水器和下布水器之间并固连。

【技术特征摘要】
1.一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置,它包括壳体，所述壳体上部分别设置蓄热进口和取热进口，壳体的下端分别设置蓄热出口和取热出口，蓄热进口和蓄热出口均分别与热源的出口和进口连通，取热进口和取热出口均分别与热用户的出口和进口连通，其特征是：还包括上布水器、下布水器和蓄热单元，所述上布水器置于壳体内、蓄热进口和取热进口的下面并固连，所述下布水器置于壳体内、蓄热出口和取热出口上面并固连，所述蓄热单元垂直置于上布水器和下布水器之间并固连。2.如权利要求1所述的新型梯级组合式混合型相变蓄热装置，其特征是：所述相变蓄热装置设置阀门和控制器，其结构是：在壳体的蓄热进口、蓄热出口、取热进口和取热出口均分别设置所述阀门，阀门与控制器信号连接，控制器通过控制阀门的开度对蓄热和取热进行控制。3.如权利要求1所述的新型梯级组合式混合型相变蓄热装置，其特征是：所述蓄热单元为若干个垂直设置的相变蓄热棒，其结构是：它包括圆柱形外壳，在圆柱形外壳内填充由上至下分别为肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸的相变蓄热材料用于蓄热。4.一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置用相变蓄热材料，它包括肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸和膨胀石墨，其特征是：所述肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸均分别吸附、且完全填充在膨胀石墨的空隙之中，肉豆蔻酸与膨胀石墨的质量百分比、月桂酸与膨胀石墨的质量百分比和癸酸与膨胀石墨的质量百分比均为(8～9):(2～1)，所述肉豆蔻酸、月桂酸和癸酸的质量百分比按照公式(1)计算确定式中：Tm是相变温度；TH是入口水温；ΔT是相变温差；T0是环境温度；n表示n种相变蓄热材料，i表示第几级相变蓄热材料。5.一种新型梯级组合式混合型相变蓄热装置用相变蓄热棒的制备方法，其特征是：它包括制造圆柱形外壳、制备相变蓄热材料、填充相变蓄热材料和密封圆柱形外壳，具体步骤如下：1)制造圆柱形外壳2)制备相变蓄热材料①根据公式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：高龙，孙佰仲，车德勇，赵辰辰，于琦，格根塔娜，刘钟泽，刘德浩，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22