[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

说明书

本发明提供一种变直径脉动热管相变蓄热装置及其热传导强化方法,蓄热装置包括壳体、加热室、蓄热室、冷凝室和变直径脉动热管。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。所述变直径脉动热管在所述三室中直径不同。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，通过利用蓄热室内部相变材料的相变,实现热量的吸收、储存、转移与释放,从而将热能重复有效利用。所述装置采用变直径增强热传导的方法，通过脉动热管向相变材料提供热量，相变材料经过吸收热量、储存热量、释放热量三个步骤进行热量的转移。

技术领域

本发明涉及新能源动力蓄能领域，具体涉及一种基于变直径脉动热管的高性能蓄放热技术装置及其热传导强化方法。

背景技术

随着现今世界工业发展的加速，煤炭等化石能源的加剧消耗，全球变暖、能源危机等问题相继出现，这些问题甚至直接影响到人类、动植物的生存。在这一背景前提下，节能环保、寻找新能源、新动力来代替煤炭等化石能源已然成为未来的必然发展趋势。脉动热管技术是一种高效的传热装置，在小毛细管径中，真空密封的工作介质于管内形成相间分布的气塞、液塞。在加热段液塞受热气化、气塞受热膨胀，在冷凝段气塞受冷液化，这造成了管内压力的不均匀，管内气、液柱塞可以产生自励往复激荡，达到强化传热的效果。脉动热管较强的导热效果，除了表明它能在小温差下传递很大的热流量这一特性外，且能够起到相当大的拉平温度的作用，这一优点使其在工程中的应用更加广泛。

申请号CN206862181U申请了一种基于脉动热管的可移动式蓄放热装置，其目的为将废热储存起来，但未能考虑强化传热，即未能考虑在蓄热区加强传热以提高装置的性能，损失了部分热量。

申请号200510001979.5申请了一种变截面强化自激振荡热管传热的方法，其目的为了加强换热，但未能考虑热能的储存，导致能源存在一定的浪费。

发明内容

本发明为一种变直径脉动热管相变蓄热装置及其热传导强化方法，目的在于提供一种可蓄、放热的装置，为解决他人装置换热能力不强、交换热量无法储存的不足，本发明装置采用变直径脉动热管，由傅里叶定律

可知，增大面积A即增强了热流量，增强了换热效率；且本发明装置设置了蓄热室，能够将热能储存，最大程度的避免了热能的浪费，解决了他人装置存在的不足。所述装置可使用合适的相变材料如八水氢氧化钡、氯化钠、月桂醇等，利用相变材料的潜热进行蓄热，完成热能的储存及释放。

本发明采用的技术方案如下：

一种变直径脉动热管相变蓄热装置，该装置包括壳体、加热室、蓄热室、冷凝室。加热室与冷凝室为了布置流体路径且增强换热能力，均设置了导流板。所述导流板在冷却室中均匀布置，使冷却工质按照“S”形路径顺序流过每个弯头绕行，延长了冷却工质和脉动热管管壁的接触时间达到了充分换热的目的，所述冷却室在壳体上设置有冷却工质的进出口。所述导流板在加热室中均匀布置，使加热工质按照“S”形路径顺序流过每个弯头绕行，延长了加热工质和脉动热管管壁的接触时间达到了充分换热的目的，所述加热室在壳体上设置有加热工质的进出口。

所述加热工质可为气体或者液体，加热工质温度高于所述蓄热室相变材料的融化温度。

所述冷却工质可为气体或者液体。冷却工质温度低于所述蓄热室相变材料的冷凝温度。

所述变直径脉动热管均处于壳体中，所述变直径脉动热管于加热室内径为2—4mm，于蓄热室内径为4—6mm，于冷凝室为2—4mm。所述加热室、蓄热室、冷凝室均由不锈钢板隔开。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。

所述变直径脉动热管相变蓄热装置的蓄热室可加入相变蓄热材料如八水氢氧化钡、月桂醇等，因相变材料具有较大的潜热值，故可用于所述变直径脉动热管中进行蓄热。