[发明专利]变直径脉动热管相变蓄热装置及其热传导强化方法

权利要求书

1.一种变直径脉动热管相变蓄热装置，其特征在于，包括壳体、加热室、蓄热室、冷凝室；所述加热室、蓄热室、冷凝室、变直径脉动热管均处于所述壳体中；所述加热室在所述壳体下部，所述蓄热室在所述壳体中部，所述冷凝室在所述壳体上部；所述加热室侧部开两个孔连接管道供热工质流体进入、排出；所述冷凝室侧部开两个孔连接管道供冷工质流体进入、排出；所述蓄热室正方开一个方孔供相变材料的放入、取出；所述加热室包含热工质导流板，热工质从所述加热室开孔进口进入后按照导流板走“S”形路线，从所述开孔出口流出；所述冷凝室包含冷工质导流板，冷工质从所述冷凝室开孔进口进入后按照导流板走“S”形路线，从所述开孔出口流出；所述加热室和蓄热室由不锈钢钢板隔开；所述蓄热室和冷凝室由不锈钢钢板隔开；所述蓄热室的相变材料根据具体工况选择，在低温环境50℃到100℃之间使用月桂醇做相变材料进行蓄热，在高温环境100℃到200℃之间使用八水氢氧化钡做相变材料进行蓄热。

2.按照权利要求1所述变直径脉动热管的相变蓄热装置，其特征在于：变直径脉动热管于加热室的管内径为2—4mm，于蓄热室管内径为4—6mm，于冷凝室管内径为2—4mm；所述变直径脉动热管变直径处一体铸造成型；所述变直径脉动热管直管处于蓄热室，直管加弯管处于加热室、冷凝室。

3.按照权利要求1所述变直径脉动热管的相变蓄热装置，其特征在于：所述加热室加热工质为液体或者气体；所述冷凝室冷凝工质为液体或者气体。

4.按照权利要求4所述变直径脉动热管相变蓄热装置，其特征在于：所述变直径脉动热管直管部分打孔穿过所述加热室与蓄热室之间的不锈钢钢板和所述蓄热室和冷凝室之间的不锈钢钢板。

5.按照权利要求4所述变直径脉动热管相变蓄热装置，其特征在于：所述变直径脉动热管选择T2紫铜或者304不锈钢为基材。

6.按照权利要求4所述变直径脉动热管相变蓄热装置，其特征在于：所述变直径脉动热管相变蓄热器的外壳选择304不锈钢为基材。

7.一种变直径脉动热管相变蓄热装置的热传导强化方法，使用权利要求1所述的变直径脉动热管相变蓄热装置，该方法改善了以往装置热传导效率低的问题且将相变材料和脉动热管耦合进一步扩大装置的实用性，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、相变材料进行热量的吸收：打开所述加热室进出口，关闭所述冷凝室进出口；加热工质经所述加热室进口进入，进入的热量通过两种途径进行换热，途径一为：进入热量于所述加热室与蓄热室的不锈钢隔板进行导热换热，相变材料吸收热量；途径二为：进入热量于脉动热管中的工质换热后，脉动热管内工质气化，于管内进行对流换热，换热过程中在蓄热室的相变材料吸收热量；两种途径均将热量带入蓄热室内，利用相变材料进行蓄热；

步骤二、脉动热管进行热量的传导和相变材料热量的储存：所述变直径脉动热管内工质在加热段到蓄热端管径增大，在蓄热端到冷凝段管径减小；变直径脉动热管因管径不同，曲率半径不同，故管内液膜的张力不同其毛细力也不同，因此造成了附加的驱动力进行热量传导，增强了换热增大了热流密度，进行了较强的热传导；

所述变直径脉动热管内工质气化以后形成气塞或者液塞，真空条件下且有压力差驱动下进行脉动，再通过增大直径强化换热，将变直径脉动热管内的热量传递于蓄热室的相变材料中，相变材料进行显热蓄热—潜热蓄热—显热蓄热三个阶段进行蓄热，相变材料在融化的过程中吸收大量的热并加以储存，完成了热量的储存；

步骤三、相变材料进行热量的释放：关闭所述加热室进出口，打开所述冷凝室进出口；冷却工质经所述冷凝室的进口进入，热量通过两种途径进行换热，途径一为热量通过蓄热室与冷凝室的不锈钢隔板进行换热；途径二为热量于脉动热管中的工质换热后，因冷却工质与变直径脉动热管内的工质温度差异较大，变直径脉动热管内工质迅速冷凝液化，在重力和变张力的双重作用下回流至变直径脉动热管的加热室；在冷凝过程中，相变材料释放热量，相变材料历经显热放热—潜热放热—显热放热三个阶段进行热量的释放。