一种强化中低温石蜡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强化中低温石蜡相变蓄热的换热的系统，包括蓄热容器及使无机盐水在蓄热容器中循环的无机盐水循环系统，所述蓄热容器装有石蜡相变材料，所述蓄热容器下部装有无机盐水，所述蓄热容器中间设有换热器；所述无机盐水循环系统中设有无机盐水循环泵、盐水分布器喷头、循环盐水入口及与循环盐水出口。本发明专利技术所述系统可减少中低温石蜡相变蓄热系统中的换热器的复杂程度，降低换热器的制造成本，解决静态下由于液态石蜡相变材料导热系数低和粘度大所带来换热效率低的问题。

A kind of heat exchange system to strengthen the phase change heat storage of middle and low temperature paraffin

【技术实现步骤摘要】
一种强化中低温石蜡相变蓄热的换热的系统
本专利技术涉及一种中低温石蜡相变蓄热的换热的系统，尤其是一种强化中低温石蜡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。由于常用的石蜡相变材料低廉易得，密度约0.9g/cm3，相变焓约150～270KJ/Kg，位体积蓄能密度较高，被运用于中低温(30～80℃)相变蓄热领域中。但在无机械扰动情况下，由于液态石蜡相变材料的粘度较高，单纯自然对流换热效率比较低，严重影响了蓄热的效率，使蓄热时间过长；同时由于固态石蜡相变材料的导热系数较低，石蜡相变材料在固态时，容易粘附在换热器上，导致换热热阻大大提高，影响了释热效率，降低了用户端热的品位。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，也减少相变蓄热材料的装填量。有一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CN1927985公开添加导电高分子材料和超细铝粉来提高了石蜡基材的导热系数，结合翅片管式管壳换热器提高换热效率；专利CN106284830A则石蜡复合泡沫铝来增强集装箱屋的相变材料储热与放热功能，同时防止石蜡材料熔融后泄露。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。还有一部分思路是通过把石蜡基材进行微胶囊化，从而有效地解决石蜡相变材料的换热效率低的问题。如专利CN101982231A公开了聚芳酰胺核壳石蜡相变微胶囊的制备方法，产物微胶囊之间无粘连，成单分散状态；专利CN102127395A公开了一种石蜡相变储能材料及其制备方法，以石蜡为芯村，高密度聚乙烯为支撑材料，采用熔融法制备微胶囊相变材料，然后采用薄膜包衣技术制备出毫米级胶囊相变材料。虽然以石蜡为基材微胶囊相变材料可以很好的解决蓄释热效率，但是其制备工艺比较复杂，不易控制，且生产成本较高，影响该类材料的大规模应用。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无机盐水溶液循环强化中低温石蜡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：一种强化中低温石蜡相变蓄热的换热的系统，包括蓄热容器及使无机盐水在蓄热容器中循环的无机盐水循环系统，所述蓄热容器装有石蜡相变材料，所述蓄热容器下部装有无机盐水，所述蓄热容器中间设有换热器；所述无机盐水循环系统中设有无机盐水循环泵、盐水分布器喷头、循环盐水入口及与循环盐水出口。本专利技术所述系统的工作过程为：所述的无机盐水从盐水循环入口进入无机盐水循环系统，经过无机盐水循环泵加压输送到盐水循环出口，通过盐水分布器喷头再进入蓄热容器，由于无机盐水的密度比液态中低温石蜡相变材料高，可自动从蓄热容器顶部，通过液态中低温石蜡层到达容器底部，并分相，通过无机盐水相中过滤网可把固态中低温石蜡相变材料分离开，然后通过盐水循环入口再进入无机盐水循环系统。采用本专利技术所述系统，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。由于石蜡相变材料的导热系数低，液体状态下粘度较大，单纯的自然对流换热差，严重影响蓄热的换热效率。本专利技术利用无机盐水的导热系数比石蜡(约0.2W/m·K)高，与石蜡不相容，分相，且在中低温下与石蜡不发生化学反应的性质，采用水循环扰动，可加速液态石蜡流动，增强对流换热系数，提高换热效率。由于无机盐水与石蜡的不相容，且密度比石蜡的密度大，容易产生分相，通过这一性质，可实现单独的无机盐水循环扰动。本专利技术选择特定无机盐水，其导热系数一般比石蜡(约0.2W/m·K)高，与石蜡不相容，分相，且在中低温下(低于120℃)与石蜡不发生化学反应的性质，而设计通过循环泵把蓄热容器底部的无机盐水吸到蓄热容器顶部，喷入蓄热容器中，由于水密度又比石蜡高，而在水中加入可溶性无机盐，这样更增加无机盐水溶液与石蜡两者的密度差，使两者混合后仍可以迅速分相，同时由于水中溶入无机盐，有效地对两相进行破乳，使分相更加完全。通过过滤网进行固态液态石蜡与无机盐水分离，把容器底部的无机盐水用泵重新吸到蓄热容器顶部，从而实现无机盐水在蓄热容器中的循环。当无机盐水由于密度大下降到蓄热容器底部过程中起着扰动石蜡固相与液相的作用，从而提高石蜡与换热器的换热效率，同时也可以减少固态石蜡在换热器的附着，减少换热热阻，提高释热的品位。由于扰动系统与换热器里的热媒是隔离的，避免了石蜡相变材料对用热末端设备的影响，提高蓄热系统的使用寿命。优选地，所述石蜡相变材料的相变温度为30～80℃。上述相变温度的石蜡相变材料，与无机盐水不发生化学反应，表现为化学惰性的液体，密度比无机盐水小，且与无机盐水不相容，混合后容易产生分层，浮于水相之上。本专利技术所述的无机盐水，起着两个作用：(1)通过无机盐水循环，加速液态石蜡相变材料流动，提高换热效率；(2)减少石蜡相变材料在换热器上的附着，降低换热热阻。优选地，所述无机盐水是由无机盐和水配制而成的溶液，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的至少一种。所述无机盐水为不饱和无机盐水溶液，在蓄热的温度区间内不发生析出现象；在0～120℃温度之间，无机盐水溶液与中低温石蜡相变材料不发生化学反应的，表现为化学惰性的液体。优选地，所述蓄热容器下部设有过滤网，所述过滤网设于无机盐水与液相石蜡界面的下方，所述过滤网设于无机盐水相的上方。所述过滤网可以使无机盐水与固态中低温石蜡相变材料进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强化中低温石蜡相变蓄热的换热的系统，其特征在于，包括蓄热容器及使无机盐水在蓄热容器中循环的无机盐水循环系统，所述蓄热容器装有石蜡相变材料，所述蓄热容器下部装有无机盐水，所述蓄热容器中间设有换热器；所述无机盐水循环系统中设有无机盐水循环泵、盐水分布器喷头、循环盐水入口及循环盐水出口；所述石蜡相变材料的相变温度为30～80℃；所述无机盐水是由无机盐和水配制而成的溶液，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的至少一种；所述蓄热容器下部设有过滤网，所述过滤网设于无机盐水与液相石蜡界面的下方，所述过滤网设于无机盐水相的上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种强化中低温石蜡相变蓄热的换热的系统，其特征在于，包括蓄热容器及使无机盐水在蓄热容器中循环的无机盐水循环系统，所述蓄热容器装有石蜡相变材料，所述蓄热容器下部装有无机盐水，所述蓄热容器中间设有换热器；所述无机盐水循环系统中设有无机盐水循环泵、盐水分布器喷头、循环盐水入口及循环盐水出口；所述石蜡相变材料的相变温度为30～80℃；所述无机盐水是由无机盐和水配制而成的溶液，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的至少一种；所述蓄热容器下部设有过滤网，所述过滤网设于无机盐水与液相石蜡界面的下方，所述过滤网设于无机盐水相的上方。


2.如权利要求1所...

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