一种固体储热结构及加工方法技术

本发明专利技术提供了一种固体储热结构及加工方法，所述固体储热结构是由规则形状的固体储热块及高导热率的粘结填充材料形成的自支撑的立体贯通层状或网状结构，粘结填充材料中的高导热率金属片材在一定温度下熔化成液态浸透进入固体储热块的空隙，或只有其中粘结剂熔化或粘结固体储热块，冷却后与固体储热块共同凝固或焊接或粘结固化形成储热固体结构整块。本发明专利技术的固体储热介质利用固体显热性能储热，运行安全，加工简单，成本低廉；高热导率材质的立体网状结构相对均匀的分布于整个储热介质空间内，大大增强了热能的传递，使介质整体具有良好的热导率；该固体储热结构导热好、热容大，可应用于各种储热应用，特别是太阳能光热利用系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种储热装置，特别涉及一种太阳能光热利用系统中的储热装置。
技术介绍
太阳能是比较理想的清洁能源，但利用上却存在时效性问题，日照期间所接受的能量超过所需，日落之后却无法发挥作用。因而如何把日照时多余的能量储存起来，以用于日落后系统的持续运行，即取有余以补不足，成为实现太阳能热利用装置连续运行的关键问题。现有的太阳能储存技术中，有报道或使用过多种储热介质。近年有报道在实验室中获得以特定材料作基体支撑的复合相变材料(定形相变材料)，用以储存热量，但其存在导热系数低的缺点，而且相变材料在储热过程中发生相变，由于体积的变化，容易发生漏露的隐患。另外，工业上也有使用三元铝合金用以作为相变储存材料，多次循环使用对于储热 性能，例如相变储热的温度、寿命等参数有负面作用，因为储热材料本身在工作过程中进行反复的固液相变，杂质元素将会影响其使用性能和使用寿命。目前现有的已经工业化的太阳能热发电机组多利用无机盐做储热材料，但无机盐在相变过程中存在过冷和相分离的缺点，影响了储热能力，并且其凝固温度过高，造成夜间为保证其不凝固而进行的保温循环热损失较大，一旦系统出现凝固点后处置困难，存在安全隐患；熔盐系统管路中使用的泵、阀价格昂贵且使用寿命也比较短，而且无机盐具有毒性，容易泄漏发生火灾，且泄漏会对环境造成的污染。固态储热方案有混凝土储热，成本较高，导热系数较低等等；砂石储热，虽然价格便宜，但导热率低，换热困难，不能定型自支撑，影响使用；固体金属或合金储热虽然机械强度好，导热率高，但价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种成本低廉、导热好，热容大，储热性能好，可应用于多领域储热的固体储热结构和所述固体储热结构的加工方法。本专利技术提供了一种固体储热结构，所述固体储热结构是由固体储热块和粘接填充材料形成的立体贯通层状或网格状结构；所述固体储热块形状规则；所述粘结填充材料具有高导热率；所述立体贯通层状或网格状结构是由粘接填充材料填充固体储热块形成的空隙构成。优选地，所述固体储热块材质为岩石、陶瓷、玻璃、石墨、金属和混凝土等。优选地，所述固体储热材料为中空结构，其中所述中空结构内布置一定温度范围内有可相变的填充物质。优选地，所述填充物质为有机材料，例如浙青、甘油、石蜡中的一种或几种。优选地，所述填充物质为低熔点材料，如铅、锡、锌、铝等优选地，所述固体储热块的规则形状外形为板形、条形、块形、环形、棍形等。优选地，所述固体储热结构包含一种或多种形状或尺寸的固体储热块。优选地，所述固体储热块的表面平整，并通过喷砂或腐蚀或雾化等方式获得外表面的微观的大表面积。优选地，所述固体储热块的表面涂有涂层，例如铜、铝、铬、镍、银或锡等金属及合金等高导热金属涂层或其它高导热易粘接涂层，以进行的粘结填充材料的粘接、焊接和熔融浸润，减少空隙，增强导热效果，提高结合力。优选地，所述涂层采用真空镀、化学镀或喷涂等方式加工，增强渗透性和结合力，改进导热效果。优选地，所述固体储热结构内部布置有换热管道系统。优选地，所述换热管道为金属管道系统。 优选地，所述部分换热管道为固体储热块贯通孔洞形成的孔洞换热通道。优选地，所述粘接填充材料为高导热金属片材，例如纯铝、铁、锡、锌、铅、铜及其合金片材中的一种或几种。优选地，所述粘结填充材料包括粘结剂；所述粘结剂涂覆于高导热金属片材表面或固体储热块表面。优选地，所述粘结剂为低熔点金属，例如锡、铅或合金。优选地，所述粘结剂为导热胶。优选地，所述固体储热结构的外部包覆有金属薄片，减少空气侵入，延长使用寿命。进一步，所述固体储热结构的外部包覆一定厚度的低导热率绝热材料或绝热结构，减少热量散失，提高储热效能。本专利技术还提供一种固体储热结构的加工方法，包括以下步骤，步骤A，将固体储热块进行表面预处理和镀膜；步骤B，将粘结填充材料或固体储热块进行粘结剂或浸润剂涂覆；步骤C，将各固体储热块间隙间布置粘结填充材料进行预堆积，同时嵌入布置换热管道；步骤D，将布置好的固体储热块、粘接填充片材及换热管道组合在特定温度下进行粘接或焊接或熔融固化，完成一体化成型。优选地，在步骤C结束后，将一定尺寸的金属薄片布置于固体储热块的外表，以获得在固化成型后的固体储热块外部具有金属保护层。优选地，步骤D在真空环境中完成，减少气隙，防止氧化。本专利技术所固体储热结构可应用于太阳能光热利用系统。本专利技术的固体储热介质不具有流动性，储热利用固体显热性能储热，运行安全；整个固体储热块表面平整且具有微观大表面积，且致密涂覆有高导热涂层，能改善与粘接填充材料的粘接焊接性能，获得良好界面换热性能。规则固体储热块按一定规律堆砌，在三维空间均具有连续的界面缝隙，可方便有效的布置整体片状填充材料，且同时在固体储热结构内部嵌入布置换热管道，通过粘接或焊接或熔融固化使高导热率金属片材能有效填充固体储热块的空隙，使之形成均匀地分布于整个固体储热结构空间内立体紧密层状或网格状结构，大量增强了多界面之间的传热，使介质整体具有良好的热导率及整体换热性能。同时，相对于固体储热材料的体积或质量，粘接填充材料体积或质量可以很小，因此成本很低。该固体储热结构采用低成本固体储热块和低体积或质量比的粘结填充材料，总体成本低、导热好、热容大，可应用于各种储热应用，特别是太阳能光热利用系统。附图说明下面参照附图对本专利技术的具体实施方案进行详细的说明，附图中图I是本专利技术固体储热块整体结构用于高温的第一实施例示意图；图2是本专利技术固体储热块整体结构用于中温的第二实施例示意图；图3是本专利技术固体储热块整体结构用于低温的第三实施例示意图；图4是本专利技术固体储热块整体结构的加工方法流程图。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。图I、图2和图3是本专利技术的固体储热结构I整体结构不同应用温度下的结构实施例示意图。如图所示，固体储热结构I由多块规则形状的固体储热块2，优选为一种或多种形状或尺寸的固体储热块2堆砌而成，具体包括固体储热块2和高导热率的粘结填充材料3 ;二者整体形成的高热导储热固体储热结构I。在固体储热结构I内部布置有换热管道4，优选为金属换热管道4，高导热粘接填充材料3与换热管路4紧密良好接触，比如焊接；如果热量输入介质为气态，例如空气，换热管道4的换热输入管道4-1可以为固体储热块2开孔贯通的孔洞换热通道；外部布置保护固体储热结构I的金属薄片5。其中固体储热块2优选为岩石、陶瓷、玻璃、石墨、金属或混凝土等。优选地，陶瓷、金属和混凝土为中空结构，其中中空结构内布置有可相变的填充物质。优选地，填充物质为有机材料，例如浙青、甘油、石蜡中的一种或几种。优选地，固体储热块2的形状为板形、条形、块形、环形、棍形等。优选地，固体储热块2的表面平整且具有大的比表面积。优选地，固体的表面涂有金属涂层，例如铜、铝、铬、镍、银或锡等金属及合金，方便进一步进行的粘结填充材料3结合的浸润，减少空隙，提高结合力，增强导热效果。优选地，涂层采用真空镀、化学镀或喷涂等方式加工，增强渗透性和结合力，改进导热效果。粘结填充材料3为高导热率金属片材，优选地，高导热率金属片材为纯铝、铁、锡、锌、铅、铜及其合金中的一种或几种。图I显示用于高温的多层固体储热块2与粘结填充材料3的交替布置的第一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体储热结构(1)，其特征在于，所述固体储热结构(1)是由固体储热块(2)和粘接填充材料(3)和形成的立体贯通层状或网格状结构；所述固体储热块(2)形状规则；所述粘结填充材料(3)具有高导热率；所述立体贯通层状或网格状结构是由粘接填充材料(3)填充固体储热块(2)形成的空隙构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，
申请(专利权)人：北京实力源科技开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：