【技术实现步骤摘要】
一种内置超声波发生器的相变储能强化装置
本专利技术属于强化储能换热领域,尤其涉及一种无线供电内置超声波发生器的相变储能强化装置及其控制逻辑,并对相变储能材料换热死角处进行针对性优化。
技术介绍
可再生能源的间歇性和波动性是其实现稳定供能的主要制约因素。相变蓄热系统利用相变材料在相变过程中吸收或释放潜热储存热量,可以将波动的能量输入转化为较为稳定的能量进行输出,以解决能源供需在时间、空间和强度上的不匹配的问题,可以提高可再生能源的稳定性和可靠性,在被动式建筑、太阳能热利用、余热回收等领域有广泛应用。2017年10月11日,国家发改委发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,明确指出加快储能技术和产业发展,对于构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系,推动我国能源行业供给侧改革和推动能源生产和利用方式变革具有重要的战略意义。目前,相变储能材料普遍较低的热导率导致相变蓄热系统的蓄放热效率较低,这已成为制约其广泛应用的主要瓶颈之一,强化传热性能一直是相变蓄能领域研究的热点。当下对于相变蓄热系统普遍采用被动强化传热的方式如提高相变储能材料的导热系数及优化相变器件的几何结构。面对目前日益增长的蓄热需求,传统的被动强化方式面对暴露出普遍昂贵的填料增强换热难以满足大型设备使用需求,翅片强化和梯级相变蓄热系统也存在温度分布不匹配,存在换热瓶颈等缺点。通过热、光、超声等方式对相变传热过程进行主动强化具有广阔的研究价值和前景。而目前所应用的超声波强化相变储能材料装置均将超声波外置,存在设备庞大、超声波损耗高等缺点,因此,有 ...
【技术保护点】
1.一种内置超声波发生器的相变储能强化装置,至少包括单层封闭壳体,其特征在于,所述相变储能强化装置包括超声波发生模块及相变储能模块两部分;/n所述超声波发生模块包括内置超声波振子单元(1),外部无线充电发射器(10)及外部电源(6),其中,所述内置超声波振子单元(1)由感温开关(11)、超声波发生器(12)、无线充电接收器(13)组合而成,其中,所述内置超声波振子单元(1)固定布置在多孔材料(9)内部,特别地,由于相变储能单元中存在难以熔化的固相区域(8),因此设置两组超声波振子单元(1A、1B)分别负责整体和局部的传热强化;在实际运行过程中,外部无线充电发射器(10)将电能以电磁波(2)的方式无线传输至内置超声波振子单元(1),并通过自动控制逻辑对不同位置的内置超声波振子单元(1)进行启停及工作功率调节设置;/n所述相变储能模块包括封闭壳体(7)、加热面(4)、冷却面(5)、相变材料(3)、多孔材料(9),其中,所述封闭壳体(7)具有至少一个加热面(4)和冷却面(5);所述多孔材料(9)填充在封闭壳体(7)的内部空间中;所述相变材料(3)均匀得填充在多孔材料(9)内部,形成复合材料。 ...
【技术特征摘要】
1.一种内置超声波发生器的相变储能强化装置,至少包括单层封闭壳体,其特征在于,所述相变储能强化装置包括超声波发生模块及相变储能模块两部分;
所述超声波发生模块包括内置超声波振子单元(1),外部无线充电发射器(10)及外部电源(6),其中,所述内置超声波振子单元(1)由感温开关(11)、超声波发生器(12)、无线充电接收器(13)组合而成,其中,所述内置超声波振子单元(1)固定布置在多孔材料(9)内部,特别地,由于相变储能单元中存在难以熔化的固相区域(8),因此设置两组超声波振子单元(1A、1B)分别负责整体和局部的传热强化;在实际运行过程中,外部无线充电发射器(10)将电能以电磁波(2)的方式无线传输至内置超声波振子单元(1),并通过自动控制逻辑对不同位置的内置超声波振子单元(1)进行启停及工作功率调节设置;
所述相变储能模块包括封闭壳体(7)、加热面(4)、冷却面(5)、相变材料(3)、多孔材料(9),其中,所述封闭壳体(7)具有至少一个加热面(4)和冷却面(5);所述多孔材料(9)填充在封闭壳体(7)的内部空间中;所述相变材料(3)均匀得填充在多孔材料(9)内部,形成复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种内置超声波发生器的相变储能强化装置,其特征在于:所述内置超声波振子单元(1)由感温开关(11),超声波发生器(12),无线充电接收器(13)三者组成,其中,超声波发生器(12)是消耗电能的超声波发生器,或者是自供能的热声转化装置。
3.根据权利要求1所述的一种内置超声波发生器的相变储能强化装置,其特征在于:所述内置超声波振子单元(1)可分为A、B两组,A组内置超声波振子单元(1A)均匀布置在多孔材料(9)内部中间处,B组内置超声波振子单元(1B)集中布置在储能单元中难以熔化的固相区域(8)所对应的多孔材料(9)内部区域处。
4.根据权利要求3所述的一种内置超声波发生器的相变储能强化装置,其特征在于:所述A组内置超声波振子单元(1A)均匀布置在多孔材料(9)内部中间处,A组内置超声波振子单元产生的超声波作用于强化相变材料整体的传热传质。
5.根据权利要求3所述的一种内置超声波发生器的相变储能强化装置,其特征在于:所述B组内置超声波振子单元(1B)集中布置在储能单元中难以熔化的固相区域(8)所对应的多孔材料(9)内部区域处,B组内置超声波振子单元产生的超声波作用于强化储能单元中难以熔化的固相区域(8)的传热传质。
6.根据权利要求5所述的一种内置超声波发生器的相变储能强化装置,其特征在于:所述储能单元中难以熔化的固相区域(8)是指相变材料(3)熔化过程中由于重力因素下自然对流产生的垂直温度的不均匀分布等因素造成的传热薄弱区域,储能过程中,熔化初始阶段加热面(4)附近温度较高、流速较大,形成强烈的自然对流扰动,熔化迅速;当熔化进行到后期时,液相已熔化的相变材料(3A)区域逐渐变大,区域温度逐渐接近加热温度,流体流速逐渐变小,自然对流效应逐渐降低,当封闭壳体为长方体时,使得冷却面下端与封闭壳体底部交界处以及以交界线为棱的三棱柱相变材料区域形成储能单元中难以熔化的固相区域(8),实际储能单元中难以熔化的固相区域(8)具体位置应视封闭壳体(7)形状及加热面(4)、冷却面(5)设置位置等因素共同决定。
7.根据权利要求3~5所述的一种内置超声波发生器的相变储能强化装置,其特征在于:所述A组内置超声波振子单元(1A)中可选用以全局覆盖型为主的超声波发生器;所述B组内置超声波振子单元(1B)中可选用聚焦型为主的超声波发生器,以对储能单元中难以熔化的固相区域(8)进行特殊强化,实际可根据封闭壳体(7)形状,相变材料(3...
【专利技术属性】
技术研发人员:王秋旺,蔡凌霄,魏捷,司天誉,钱琛怿,郑笑天,崔卫,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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