圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及相變材料技術(shù)，具體涉及一種圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料在發(fā)生相變的時候，會釋放或吸收大量的熱量，而相變前后材料不同相的溫 度不變。相變儲能材料就是利用材料的這一特性應(yīng)用的工程材料。當(dāng)周圍環(huán)境溫度過高時， 相變儲能材料將吸收周圍環(huán)境的熱量，完成低溫相向高溫相的轉(zhuǎn)變，同時維持溫度穩(wěn)定；當(dāng) 周圍環(huán)境溫度過低時，相變儲能材料將完成高溫相向低溫相的轉(zhuǎn)變，同時釋放出吸收的熱 量，從而維持溫度的穩(wěn)定。當(dāng)相變儲能材料足夠多時，可以利用這一特性能維持周邊環(huán)境的 溫度穩(wěn)定，避免環(huán)境出現(xiàn)溫度波動。
[0003]給定一定量的相變材料，當(dāng)相變材料吸收的總熱量要略小于完成相變材料完全相 變所需總熱量時，相變材料將無法全部完成完全相變，處于兩相共存的狀態(tài)。在這種情況 下，相變材料的溫度Tp將保持恒定?？刂茖?dǎo)熱介質(zhì)的入口溫度T1恒定，同時由于相變材料 的溫度Τρ恒定，導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)出溫度Τ2也將保持恒定。這樣，導(dǎo)熱介質(zhì)的進(jìn)出溫差ΔΤ將 保持恒定。導(dǎo)熱介質(zhì)均勻恒定的條件下，其熱容C也將是一個恒定值。因此，導(dǎo)熱介質(zhì)所能 導(dǎo)出的熱量Qe將取決于參與導(dǎo)熱過程的導(dǎo)熱介質(zhì)的質(zhì)量m。由于密度ρ恒定，質(zhì)量m正比于 體積V。因此，導(dǎo)熱介質(zhì)所能導(dǎo)出的熱量Qe將由參與導(dǎo)熱過程的導(dǎo)熱介質(zhì)體積V決定。當(dāng) 輸出導(dǎo)熱介質(zhì)的管道橫截面積S恒定時，單位時間內(nèi)流過的體積Vt將由流速v決定。從 公式中可以看出，當(dāng)導(dǎo)熱時間恒定時，控制流速v就可以控制總的導(dǎo)熱介質(zhì)所能導(dǎo)出的熱 量Qe。
[0004] Qe=CnXmXΔΤ(1)
[0005] m=pXV=pXSXL=pXSXvXt(2)
[0006]
(3)
[0007]式中，Qe是導(dǎo)熱介質(zhì)所能導(dǎo)出的總熱量，是單位時間導(dǎo)熱介質(zhì)所傳導(dǎo)的熱量，Cm是導(dǎo)熱介質(zhì)的熱容，m是導(dǎo)熱介質(zhì)的質(zhì)量，ΔΤ是導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)出相變材料的前后溫差，ρ 是導(dǎo)熱介質(zhì)密度，S是導(dǎo)熱介質(zhì)輸出橫截面積，L是導(dǎo)熱介質(zhì)管道長，ν是導(dǎo)熱介質(zhì)流速，可 以利用裝置來調(diào)節(jié)，t是工作時間，隨著不同的季節(jié)有變化，但可以視為恒定值。當(dāng)其它條 件都恒定時，控制導(dǎo)熱介質(zhì)的流速，即可以控制能量的輸出。 【實用新型內(nèi)容】
[0008] 本實用新型提供一種圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)。
[0009] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案：一種圓筒式相變材料控能單 元結(jié)構(gòu)，包括圓柱狀外壁且兩端密封、傳熱管、導(dǎo)熱管若干、導(dǎo)熱介質(zhì)、傳熱介質(zhì)、相變材料 和流速控制單元，所述傳熱管設(shè)在圓柱狀外壁內(nèi)且與圓柱狀外壁同軸心，所述傳熱介質(zhì)設(shè) 在傳熱管中，所述導(dǎo)熱管若干為懸浮于圓柱狀外壁內(nèi)的螺旋管，所述的導(dǎo)熱介質(zhì)設(shè)在導(dǎo)熱 管中，所述相變材料設(shè)在傳熱管、導(dǎo)熱管若干與圓柱狀外壁形成的間隙內(nèi)，所述流速控制單 元串接在傳熱管上。
[0010] 作為改進(jìn)，所述圓柱狀外壁外層設(shè)有絕熱涂層，內(nèi)層設(shè)有防腐涂層。
[0011] 作為改進(jìn)，所述傳熱管、導(dǎo)熱管若干由導(dǎo)熱金屬材料制成。
[0012] 作為改進(jìn)，所述傳熱介質(zhì)為油脂、水、空氣中的一種或多種。
[0013] 作為改進(jìn)，所述相變材料為石蠟、無機(jī)鹽、高分子有機(jī)物、石墨、石墨烯中的一種或 多種的混合物。
[0014] 本實用新型所具有的優(yōu)點：傳熱介質(zhì)可以為油脂、水、空氣等熱容量較大的材質(zhì)。 導(dǎo)熱介質(zhì)與傳熱介質(zhì)選材接近，但取決于所需的能量輸出要求，當(dāng)輸出能量高時，使用熱容 量大的導(dǎo)熱介質(zhì)；當(dāng)輸出能量低時，使用熱容量小的導(dǎo)熱介質(zhì)。相變材料可以為石蠟、無機(jī) 鹽、高分子有機(jī)物、石墨、石墨烯中的一種或多種的混合物，其相變溫度為20~150°C。流速 控制單元主要起到控制導(dǎo)熱介質(zhì)的流速作用。先計算出導(dǎo)熱介質(zhì)按每日的能量需求Qe，加 入時間參數(shù)t，折算出單位時間所需要的能量需求Qe，t，按公式3計算出流速，控制每日的 能量釋放。
[0015] 現(xiàn)有的相變材料應(yīng)用，通常限定于節(jié)能儲能的使用，本實用新型一種圓筒式相變 材料控能單元結(jié)構(gòu)可以相變材料的儲能按需求調(diào)節(jié)導(dǎo)熱的介質(zhì)的流速，實現(xiàn)能量的可控釋 放。本實用新型中的外壁結(jié)構(gòu)，有內(nèi)外兩層功能層，比現(xiàn)有的控能單元更有效、更長壽。本實 用新型中的傳熱管與導(dǎo)熱管使用螺旋結(jié)構(gòu)，使傳熱管與導(dǎo)熱管更有效的與相變材料接觸， 熱利用效率更高。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0017]圖2是本實用新型的圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 如圖所示：1、圓柱狀外壁，2、傳熱管，3、導(dǎo)熱管，4、導(dǎo)熱介質(zhì)，5、傳熱介質(zhì)，6、相變 材料，7、流速控制單元。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020] 一種圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)，包括圓柱狀外壁1且兩端密封、傳熱管2、導(dǎo) 熱管3若干、導(dǎo)熱介質(zhì)4、傳熱介質(zhì)5、相變材料6和流速控制單元7,所述傳熱管2設(shè)在圓柱 狀外壁1內(nèi)且與圓柱狀外壁1同軸心，所述傳熱介質(zhì)5設(shè)在傳熱管2中，所述導(dǎo)熱管3若干 為懸浮于圓柱狀外壁1內(nèi)的螺旋管，所述的導(dǎo)熱介質(zhì)4設(shè)在導(dǎo)熱管3中，所述相變材料6設(shè) 在傳熱管2、導(dǎo)熱管3若干與圓柱狀外壁1形成的間隙內(nèi)，所述流速控制單元7串接在傳熱 管2上。
[0021] 所述圓柱狀外壁1外層設(shè)有絕熱涂層，內(nèi)層設(shè)有防腐涂層。
[0022] 所述傳熱管2、導(dǎo)熱管3若干由導(dǎo)熱金屬材料制成。
[0023] 所述傳熱介質(zhì)5為油脂、水、空氣中的一種或多種。
[0024] 所述相變材料6為石蠟、無機(jī)鹽、高分子有機(jī)物、石墨、石墨烯中的一種或多種的 混合物。
[0025] 主要由外壁、傳熱管、傳熱介質(zhì)、導(dǎo)熱管、導(dǎo)熱介質(zhì)、流速控制單元、相變材料七個 部分組成。外壁是一個圓筒結(jié)構(gòu)，兩端密封。在外壁的外層涂上絕熱涂層，內(nèi)層涂上防腐涂 層。外壁的材質(zhì)可以為導(dǎo)熱系數(shù)較好的材料制備。傳熱管將傳輸熱量到相變材料中儲備起 來，導(dǎo)熱管將相變材料中儲備的熱能傳導(dǎo)出來。傳熱管與導(dǎo)熱管的材質(zhì)一致，可以為鋁、銅、 合金等金屬材料制備。傳熱介質(zhì)可以為油脂、水、空氣等熱容量較大的材質(zhì)。導(dǎo)熱介質(zhì)與傳 熱介質(zhì)選材接近，但取決于所需的能量輸出要求，當(dāng)輸出能量高時，使用熱容量大的導(dǎo)熱介 質(zhì)；當(dāng)輸出能量低時，使用熱容量小的導(dǎo)熱介質(zhì)。相變材料可以為石蠟、無機(jī)鹽、高分子有機(jī) 物、石墨、石墨烯中的一種或多種的混合物，其相變溫度為20~150°C。流速控制單元主要 起到控制導(dǎo)熱介質(zhì)的流速作用。先計算出導(dǎo)熱介質(zhì)按每日的能量需求Qe，加入時間參數(shù)t， 折算出單位時間所需要的能量需求Qe，t，按公式3計算出流速，控制每日的能量釋放。
[0026] 以上對本實用新型及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的 也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。總而言之如果本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該 技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括圓柱狀外壁（1)且兩端密封、 傳熱管（2)、導(dǎo)熱管（3)若干、導(dǎo)熱介質(zhì)（4)、傳熱介質(zhì)（5)、相變材料（6)和流速控制單元 (7)，所述傳熱管（2)設(shè)在圓柱狀外壁（1)內(nèi)且與圓柱狀外壁（1)同軸心，所述傳熱介質(zhì)（5) 設(shè)在傳熱管（2)中，所述導(dǎo)熱管（3)若干為懸浮于圓柱狀外壁（1)內(nèi)的螺旋管，所述的導(dǎo)熱 介質(zhì)（4)設(shè)在導(dǎo)熱管（3)中，所述相變材料（6)設(shè)在傳熱管（2)、導(dǎo)熱管（3)若干與圓柱狀 外壁（1)形成的間隙內(nèi)，所述流速控制單元（7)串接在傳熱管（2)上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述圓柱狀外 壁（1)外層設(shè)有絕熱涂層，內(nèi)層設(shè)有防腐涂層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述傳熱管 (2)、導(dǎo)熱管（3)若干由導(dǎo)熱金屬材料制成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述傳熱介質(zhì) (5) 為油脂、水、空氣中的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述相變材料 (6) 為石蠟、無機(jī)鹽、高分子有機(jī)物、石墨、石墨烯中的一種或多種的混合物。
【專利摘要】本實用新型涉及相變材料技術(shù)，具體涉及一種圓筒式相變材料控能單元結(jié)構(gòu)，包括圓柱狀外壁(1)且兩端密封、傳熱管(2)、導(dǎo)熱管(3)若干、導(dǎo)熱介質(zhì)(4)、傳熱介質(zhì)(5)、相變材料(6)和流速控制單元(7)，所述傳熱管(2)設(shè)在圓柱狀外壁(1)內(nèi)且與圓柱狀外壁(1)同軸心，所述傳熱介質(zhì)(5)設(shè)在傳熱管(2)中，所述導(dǎo)熱管(3)若干為懸浮于圓柱狀外壁(1)內(nèi)的螺旋管，所述的導(dǎo)熱介質(zhì)(4)設(shè)在導(dǎo)熱管(3)中，所述相變材料(6)設(shè)在傳熱管(2)、導(dǎo)熱管(3)若干與圓柱狀外壁(1)形成的間隙內(nèi)，所述流速控制單元(7)串接在傳熱管(2)上。
【IPC分類】F28D20/02
【公開號】CN204944262
【申請?zhí)枴緾N201520704501
【發(fā)明人】羅云鵬, 譚威
【申請人】北京君和科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月14日