[发明专利]自适应变形变容积相变蓄能器

说明书

技术领域

本发明属于储能领域，具体涉及一种相变储能系统。

背景技术

在工业生产和日常生活中，储能是非常重要的。在能源的开发、转换、运输和利用过程中，能量的供应和需求间，往往存在着数量、形态和时间上的差异，储能技术可以有效的利用能源弥补这些差异。

特别是对于新能源开发利用，如太阳能、风能、地热能、潮汐能、波浪能、温差能、盐差能等等，这些能源具有随机性等不稳定特性，通过储能系统可以产生稳定输出，提升能源品质，提高实用性和拓展使用空间。对于一些稳定输出的能源，因为使用的不稳定性，通过储能系统也可以有效匹配供给和消费之间的平衡，提高使用效率，具有较强的经济性、节能环保价值。

储能具有以下优点：防止能量品质的自动恶化，改善能源转变过程的性能，方便经济的使用能量，降低污染、保护环境。

相变蓄能技术属于储能领域，具有以下特点：1、容积储热密度大：相变潜热蓄能的热能比较大，通常是一度显热的几十甚至上百倍；2、温度波动幅度小：物体相变过程是在一定温度下进行的，变化范围相对较小，这个特性可使得相变后的物质能够保持基本恒定的供热能力，因此可以设计出简单可靠的恒温供热系统。

伴随相变过程相变材料的密度通常有所变化，例如0摄氏度水和冰的密度分别约为1000kg/m³和800kg/m³，这种密度变化导致在蓄能容器放热过程如果产生相变则其体积膨胀1.25倍，如果不实行有效措施，膨胀会损坏或者损毁蓄能容器，进而导致蓄能系统的不可用，采用盐类蓄热工质进而会导致环境污染和较大经济损失。

传统蓄能容器为内壁不可变形方式，内部容积不能变化。为了确保安全，通常采用控制蓄能材料不完全凝固等方式，这种方式没有完全利用潜热，能源浪费严重，利用效率低，同时因为体积变化可能会导致换热器在工质中的相对位置变化，换热效果变差；同时会可能因为传热变化等原因导致局部凝结密封损毁蓄能容器。

发明内容

本发明的目的在于克服传统蓄能容器的不足，提供一种可以自适应变形变容积的相变蓄能器。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种自适应形变容积相变蓄能器，包括有筒状的保温外壁、封闭保温外壁两开口的保温底板与保温盖板，该相变蓄能器还包括有设于保温外壁内部的内壁和设于内壁内部的换热器，所述内壁与外壁间留有间隙，内壁包括有肋骨、螺纹连接件和壁面，肋骨是固定在壁面外侧面上或内侧面的连接棒，所述壁面为两个或两个以上，则螺纹连接件数目比壁面多一个，相邻两个壁面通过螺纹连接件接合，并且保温底板和保温盖板分别通过螺纹连接件与内壁两端的壁面接合；所述换热器的进口和出口均依次从内壁和外壁穿出。

进一步，所述内壁的肋骨或者采用四根首尾固定相接的弹性直棒，且相应的壁面剖面为直角平行四边形。

进一步，所述内壁的肋骨或者采用首尾固定相接的弹性弧形棒，则相应的壁面剖面为椭圆形。

所述自适应形变容积相变蓄能器，在内部无工质的时候，其内壁由多段平板壁面或者小弧度壁面以及螺纹连接件和肋骨组成，其剖面形状为正方形、长方形或者类椭圆形。肋骨用来为内壁定形，在受力后肋骨变形，具体过程为当相变导致局部密封而底层相变趋势为工质密度减小体积增加导致内壁面和肋骨受力，肋骨变为弧形，壁面变为弧形，螺纹连接件变形，随着相变工质比率的持续增加、体积持续增加，壁面剖面形状更加接近圆形，容积增加；当相变完全进行后，容器中壁面不再承受多余的膨胀力，肋骨和壁面恢复原状，剖面形状恢复初始状态。

进一步，所述内壁的肋骨或者采用四根首尾固定相接的非弹性直棒，且相应的壁面剖面为非直角平行四边形，壁面内在肋骨的两个对角对应位置处设置弹簧，且多个壁面的弹簧均共面设置。

进一步，所述内壁的肋骨或者采用四根首尾固定相接的弹性直棒，且相应的壁面剖面为非直角平行四边形，壁面内在肋骨的两个对角对应位置处设置弹簧，且多个壁面的弹簧均共面设置

所述的内壁和肋骨，其形状为非直角平行四边形，斜角短线采用弹簧作为肋骨，相变过程如果有体积膨胀力作用在内壁进而导致弹簧受力伸长，平行四边形变形，其锐角随着体积膨胀增大而逐渐加大，体积增加，在体积膨胀力减小时则弹簧恢复原状，内壁剖面恢复初始状态。

本发明的自适应形变容积相变蓄能器基于同一周长时圆形面积最大的原理，利用肋骨控制内壁变形达到变容积的目的，安全性能好，保证换热器的相对位置进而提高换热效果，在固相、液相和两相状态均有好的安全性和换热效果，取热比率高。

附图说明