储热器件及其成型方法和应用技术

本发明专利技术涉及热交换技术领域，具体涉及一种储热器件及其成型方法和应用。该储热器件由内及外的包括含有相变材料的内层(4)、含有无机非金属材料的中间层(3)、含有柔性膨胀材料的次外层(2)和含有耐高温抗氧化材料的外壳层(1)；所述相变材料包含熔盐。该器件可以有效抵抗高温条件下的空气气氛对中间层和内层的氧化，高速完成外壳层和内层的热交换，同时阻止内层相变过程中因熔盐泄露腐蚀外壳，能够解决外壳层与中间层因为热膨胀系数不同而引起的界面分离，导致储热器件综合传热效率降低的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
储热器件及其成型方法和应用


[0001]本专利技术涉及热交换
，具体涉及一种储热器件及其成型方法和应用。

技术介绍

[0002]随着化石能源的逐渐消耗，能源危机日益加重，利用储热提高能量分级利用效率，是缓解能源短缺问题的重要途径。根据是否发生相变，储热分为相变储热和非相变储热。相变储热是利用物质在相变的过程中吸收或者释放大量能量的现象，结合换热器，以达到对能量进行储存和利用的目的。相比于显热储热，相变储热技术具有质量轻和体积小的特点，且能够使热量持续供给，确保输出温度恒定或波动较小。在航空航天、电力“移峰填谷”、空调与供暖、工业余热的回收等领域均有较好发展前景。
[0003]现有储热释热方案中，CN102277139A公开了一种显热—潜热复合中温储热材料及制备方法。该专利采用多种材质的材料复合后进行热量的储存和释放，涉及的材料从外到内依次共分四层：最外层即第一层采用不锈钢钢板作为耐热的保护壳拥有很高的强度，在长期使用中能够抵抗热流体的冲击冲刷，保护内层材料完整；次外层即第二层采用混凝土材质，起到隔离最内层和最外壳层的作用，避免最内层熔化时腐蚀最外层；第三层为石墨纸层，主要用于包裹最内层，也起到少量的防止最内层泄漏的问题；第四层即最内层，采用熔盐作为相变材料。该专利采用耐热高强度的钢材料作为保护层，其与次外层的混凝土的热导率相差十倍，热量不能快速传递，两层的热膨胀系数相差几倍，冷热变化会导致分离降低传热效率，并且无机盐具有较强的腐蚀性，容易泄露腐蚀混凝土。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的熔盐容易泄露、传热效率低的问题，本专利技术提供一种储热器件及其应用。本专利技术的储热器件能够防止熔盐泄露，显著提高了传热效率。
[0005]本专利技术提供一种储热器件，该储热器件由内及外的包括含有相变材料的内层、含有无机非金属材料的中间层、含有柔性膨胀材料的次外层和含有耐高温抗氧化材料的外壳层；
[0006]所述相变材料包含熔盐。
[0007]优选地，所述相变材料的熔点为500
‑
1000℃，热导率为0.3
‑
0.5W/mK。
[0008]优选地，所述熔盐选自NaCl、KCl和BaCl2中的至少一种；进一步优选地，所述熔盐为NaCl、KCl和BaCl2的混合物，更优选NaCl、KCl和BaCl2的重量比为40
‑
100：10
‑
100：30
‑
100。
[0009]优选地，以储热器件总重量计，所述内层含量为10
‑
30重量％，更优选为17
‑
27重量％。
[0010]优选地，以储热器件总重量计，所述中间层含量为20
‑
30重量％，更优选为24
‑
29重量％。
[0011]优选地，以储热器件总重量计，所述次外层含量为1
‑
10重量％，更优选为含量1
‑
2重量％。
[0012]优选地，以储热器件总重量计，所述外壳层含量为40
‑
60重量％，更优选为含量45
‑
55重量％。
[0013]优选地，所述无机非金属材料的热导率为3
‑
300W/mK，优选为50
‑
200W/mK。
[0014]优选地，所述无机非金属材料选自陶瓷和碳材料中的一种或两种，更优选为碳材料。
[0015]优选地，所述柔性膨胀材料的热导率为1
‑
20W/mK，更优选为1
‑
1.2W/mK；热膨胀系数为2
×
10
‑6‑
200
×
10
‑6。
[0016]优选地，所述柔性膨胀材料选自膨胀石墨纸、膨胀石墨、膨胀珍珠岩中的至少一种。
[0017]优选地，所述耐高温抗氧化材料的热导率为15
‑
50W/mK，更优选为20
‑
40W/mK。
[0018]优选地，所述耐高温抗氧化材料为不锈钢；更优选选自304不锈钢、310S不锈钢、316L不锈钢中的至少一种。
[0019]本专利技术提供一种所述的储热器件的成型方法，该方法包括：
[0020]1)将含有无机非金属材料的材料加工成含空腔的中间层；
[0021]2)将含有熔盐的相变材料装入所述中间层的空腔作为内层，形成蓄热体；
[0022]3)用含柔性膨胀材料的次外层将所述蓄热体包裹完整形成包裹体；
[0023]4)将所述包裹体用含有耐高温抗氧化材料的外壳层密封，形成储热器件。
[0024]本专利技术提供了所述的储热器件在高温储热、光热发电、谷电调峰、工业余热回收采暖工程中一种或多种中的应用。
[0025]本专利技术是采用四层结构的储热用器件，外层含有耐高温抗氧化材料，次外层含有柔性膨胀材料，中间层含有无机非金属材料，内层含有相变材料熔盐，能够应用于高温储热系统中。该器件可以有效抵抗高温条件下的空气气氛对中间层和内层的氧化，高速完成外壳层和内层的热交换，同时阻止内层相变过程中因熔盐泄露腐蚀外壳，能够解决外壳层与中间层因为热膨胀系数不同而引起的界面分离，导致储热器件传热效率降低的问题。
附图说明
[0026]图1是根据本专利技术一种优选实施方式的储热器件的结构示意图；
[0027]附图标记说明
[0028]1‑
外壳层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
中间层
[0029]2‑
次外层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4‑
内层
具体实施方式
[0030]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0031]本专利技术提供一种储热器件，该储热器件由内及外的包括含有相变材料的内层4、含有无机非金属材料的中间层3、含有柔性膨胀材料的次外层2和含有耐高温抗氧化材料的外壳层1；
[0032]所述相变材料包含熔盐。
[0033]具有本专利技术前述结构的储热器件，能够解决外壳层与中间层因为热膨胀系数不同
而引起的界面分离，导致传热效率降低的问题，并且，本专利技术各层结构选用含有前述材料的材料，能够有效防止含有熔盐的相变材料的泄露，使本专利技术储热器件能够应用于高温储热系统中。
[0034]根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述相变材料的熔点为500
‑
1000℃，热导率为0.3
‑
0.5W/mK。采用前述优选的技术方案，能够进一步提高储热装置的传热效率。
[0035]具有前述熔点和热导率的熔盐均可用于本专利技术，根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述熔盐选自NaCl、KCl和BaCl2中的至少一种；进一步优选地，所述熔盐为NaCl、KCl和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储热器件，其特征在于，该储热器件由内及外的包括含有相变材料的内层(4)、含有无机非金属材料的中间层(3)、含有柔性膨胀材料的次外层(2)和含有耐高温抗氧化材料的外壳层(1)；所述相变材料包含熔盐。2.根据权利要求1所述的储热器件，其中，所述相变材料的熔点为500
‑
1000℃，热导率为0.3
‑
0.5W/mK。3.根据权利要求1或2所述的储热器件，其中，所述熔盐选自NaCl、KCl和BaCl2中的至少一种；优选地，所述熔盐为NaCl、KCl和BaCl2的混合物，更优选NaCl、KCl与BaCl2的重量比为40
‑
100：10
‑
100：30
‑
100。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的储热器件，其中，以储热器件总重量计，所述内层(4)含量为10
‑
30重量％，优选为17
‑
27重量％；和/或所述中间层(3)含量为20
‑
30重量％，优选为24
‑
29重量％；和/或所述次外层(2)含量为1
‑
10重量％，优选为含量1
‑
2重量％；和/或所述外壳层(1)含量为40
‑
60重量％，优选为含量45
‑
55重量％。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的储热器件，其中，所述无机非金属材料的热导率为3
‑
300W/mK，优选为50

【专利技术属性】
技术研发人员：高光辉，刘均庆，于东，梁文斌，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：