[发明专利]耦合式相变移动供热装置及其供热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源存贮与释放装置，特别涉及一种耦合式相变移动供热装置及其供热方法。

背景技术

能源、环保是制约工业发展的最大瓶颈，节能、降耗已经成为国家经济发展的追求目标。在工业生产当中，由于很多能量的供应与需求都有较强的时间性。很多情况下这些热量的产生是不连续的，往往就会造成很大余热的损失。移动供热技术能把产生的余热进行储存，根据需要把储存的热量随时供热。这样既可以提高能源综合利用率，又可以降低生产成本。

现今使用的移动供热技术主要存在如下问题：其一，采用在密集的蓄热管体中充填相变材料，通过管外热媒的流动来达到蓄放热的目的。这样消耗了大量金属，使制造成本大，运输费用高。其二，热媒与相变材料间接接触，换热效率低，能量利用率低，蓄热量小。其三，蓄热管体容易受到管外热媒污染、积垢，水与相变材料热阻增加，传热性能下降，设备需要定期维护。其四，由于长期运输颠簸，管子可能出现疲劳损坏，相变材料泄露，影响系统安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种热效率高、蓄热速度快、安全稳定的耦合式相变移动供热装置及其供热方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

耦合式相变移动供热装置，所述供热装置包括油套、设置在油套内的蓄热室以及换热器，所述蓄热室上部设有流体工质出口管，所述蓄热室下部设有流体工质进口管；所述流体工质进口管和流体工质出口管分别穿过蓄热室和油套，所述流体工质进口管和流体工质出口管分别与换热器接通；所述换热器与流体工质进口管之间串联三通阀，所述三通阀的旁路与油套接通；所述换热器与油套之间设有回油管。

优选的，所述流体工质进口管与蓄热室和油套之间为焊接。

优选的，所述流体工质出口管与蓄热室和油套之间为焊接。

优选的，所述油套外部设置隔热保温材料。

优选的，所述流体工质进口管和流体工质出口管上均匀的设有多个相同孔径的喷孔，所述流体工质进口管上的喷孔开口朝下，所述流体工质出口管上的喷孔开口朝上。

优选的，所述流体工质进口管入口处设置压力传感装置。

优选的，所述流体工质进口管上设有流体工质泵P1，所述流体工质出口管上设有流体工质泵P2。

优选的，本发明耦合式相变移动供热方法，所述供热方法步骤如下：

(1)系统蓄热运行时，首先设定进口管上的压力，开启流体工质泵P，150-300度高温流体工质从换热器吸收热量后流出，通过三通阀流入油套及进口管；当流体工质充满油套后，高温流体从油套排出，通过回油管送回换热器；

(2)150-300度高温流体工质的循环过程中，热量通过蓄热室的壁面传递给相变材料，相变材料的温度随时间升高，当温度接近其相变温度100-150度时，根据进口管上的设定压力逐渐增加进口管中的比例，进口管中的流体工质从喷孔处射入相变蓄热室中，与蓄热材料直接接触，使其在对流换热的作用下从固态向液态转化；

(3)一段时间后，出口管附近产生分层，流体工质密度小，上浮至蓄热室顶部；相变材料密度大，下沉至蓄热室的底部，顶部的流体工质经出口管被排出蓄热室，流回至换热器，完成一个循环；

(4)系统释热运行时，打开流体工质泵P，20-30度较低的流体工质从换热器放热后流出，通过三通阀流入蓄热室的进口管，从喷口处射入蓄热室中，与相变材料直接接触，使其在对流换热的作用下从液态向固态转化；

(5)一段时间后，顶部的流体工质经出口管被排出蓄热室，流回至换热器，当相变材料温度接近甚至低于相变温度100-150度时，由进口管的设定压力调节三通阀，逐渐减少进口管的流量，并增加油套中的流量，以对相变材料进一步冷却，形成一个循环。

优选的，所述流体工质采用导热油，其密度为0.93g/m³。

优选的，所述相变材料选用赤藻糖醇，其液相密度为1.28g/m³，固相密度为1.45g/m³。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明在使用时先将油套内循环的高温流体工质预热蓄热材料，以间接换热的方式把纳米蓄热材料的初温提升至熔点附近，致使进口管上喷孔外的背压减小至规定值时，进口管处的压力传感器发出信号，流体工质从喷孔射入蓄热器内，与蓄热材料直接接触换热。通过压力传感器控制两种换热方式的耦合时间，可以有效地避免喷孔处初始压力过高而堵塞的问题。