[发明专利]填充床式蓄热/冷器

说明书

本发明提供一种填充床式蓄热/冷器，包括壳体，所述壳体的内部设有多个隔热层，各所述隔热层沿所述壳体的轴向依次间隔设置，所述隔热层能够将所述壳体的内部分隔为多个填充腔室，各所述填充腔室中均填充有储能介质，且各所述填充腔室沿轴向的两端分别设有均流隔板，所述均流隔板上设有筛孔。本发明提供的填充床式蓄热/冷器，能够使蓄热/冷器内部的流场和温度场的分布更加均匀，进而提升了蓄热/冷器的储能特性。

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，尤其涉及一种填充床式蓄热/冷器。

背景技术

蓄热/冷器作为储热储冷技术的核心部件，采用填充床结构进行储热或储冷，具有环保、安全稳定以及成本较低的优势，且易于实现大规模应用。而填充床形式的蓄热/冷器的储能效率、传热性能直接依赖于蓄热/冷器内部温度场和流场分布，因此，蓄热/冷器的温度场和流场的优化尤为重要。

现有填充床式蓄热/冷器在储能和释能过程中，换热流体沿轴向进入填充床中，与填充床中储能介质进行换热，以实现能量的存储和释放。而随着换热过程的不断进行以及储/释能循环的持续累积，填充床内温度梯度沿轴向占据的长度(也即，斜温层)持续加长，造成填充床内有效体积减小。同时，对于体积较大、储能规模较大的填充床式蓄热/冷器而言，还会存在流场分布不均的问题，流场分布不均将导致温度场分布不均，从而对蓄热/冷器的储能特性产生不利影响。

发明内容

本发明提供一种填充床式蓄热/冷器，能够使流场和温度场的分布更加均匀，进而提升了储能特性。

本发明提供一种填充床式蓄热/冷器，包括壳体，所述壳体的内部设有多个隔热层，各所述隔热层沿所述壳体的轴向依次间隔设置，所述隔热层能够将所述壳体的内部分隔为多个填充腔室，各所述填充腔室中均填充有储能介质，且各所述填充腔室沿轴向的两端分别设有均流隔板，所述均流隔板上设有筛孔。

根据本发明提供的一种填充床式蓄热/冷器，所述壳体上沿轴向的两端分别设有换热流体进出口，各所述换热流体进出口均与所述壳体的内部连通。

根据本发明提供的一种填充床式蓄热/冷器，所述壳体包括壳体内壁和壳体外壁，所述壳体内壁和所述壳体外壁之间设有绝热层。

根据本发明提供的一种填充床式蓄热/冷器，所述壳体内壁为与所述储能介质的颗粒形状相适配的波浪形结构。

根据本发明提供的一种填充床式蓄热/冷器，所述壳体内壁和所述壳体外壁均采用金属材料制成；所述绝热层为气凝胶毡层、玻璃棉层、岩棉层、膨胀珍珠岩层、发泡水泥层或真空层。

根据本发明提供的一种填充床式蓄热/冷器，所述隔热层为多孔材料隔热层。

根据本发明提供的一种填充床式蓄热/冷器，位于所述壳体中间段的相邻所述隔热层之间的间距大于靠近所述壳体两端的相邻所述隔热层之间的间距。

根据本发明提供的一种填充床式蓄热/冷器，各所述隔热层在所述壳体内的布置方法如下：

获取所述填充床式蓄热/冷器以及换热流体的基本参数；

设定所述隔热层布置的数量为n，相邻所述隔热层之间的间距为d，基于所述填充床式蓄热/冷器的基本参数，建立所述填充床式蓄热/冷器的二维轴对称的初始物理模型；

采用传热模型分别计算在储能、释能和间歇期的所述填充床式蓄热/冷器的内部温度场，获取所述初始物理模型的基本温度场，并绘制不同时刻所述填充床式蓄热/冷器内斜温层的厚度变化曲线图；

在固定理论储能量的前提下，在所述初始物理模型的基础上分别改变n和d的数值，搭建所述填充床式蓄热/冷器的不同物理模型，并重复进行迭代计算，获取不同物理模型下对应的斜温层厚度；

对不同物理模型下对应的斜温层厚度进行比较，确定斜温层厚最小的物理模型下对应的n和d的数值。