[实用新型]一种相变蓄能罐

说明书

技术领域

本实用新型属于空调技术领域，具体涉及一种相变蓄能罐。

背景技术

相变蓄能装置是利用物质发生相变所吸收或者放出的热量进行能量存储的一种蓄能方式，相变蓄热属于潜热式蓄热，与显热蓄热相比，具有能量密度高、装置简单、体积小等优势。

基于对相变蓄能介质的热力学和化学性能的严格要求，如相变温度范围要符合使用需要，单位质量潜热要求较高，密度比热希望较大，相变过程体积变化较小(以便于制作盛装容器)，化学稳定性好，无毒低腐蚀性，低过冷度等，故现今市场上采用的大部分相变介质(相变材料)是无机水合盐，其来源丰富，价格低廉，蓄能性能优良，但是存在过冷或晶液分离的问题。

所谓过冷即相变材料只能在温度低于熔点时才发生结晶的现象，如水要达到-4℃时才自发冻结。而解决问题的办法通常是在相变材料中加入成核剂，通过添加结晶形式，晶格间距以及原子排列都相近的物质作为晶核，帮助有效减小过冷度。

但是，成核剂以及无机水合盐存在晶液分离的问题，即相变材料在设定温度下未能完全换热，仍有部分晶体未溶解，沉积于容器的底部，导致其不能和结晶水再次结合，如果晶液分离严重将降低相变介质的换热能力。

目前市面上采用的相变蓄能装置的构造有多种形式，封装相变蓄能材料的封装容器的形状主要有圆管型、矩形、板式、球形等等。封装容器内换热材料的换热形式有两种：一种是载热/冷流体在换热管内流动，并通过换热器与相变介质换热；第二种是载热/冷流体在外部冲刷封装容器与相变介质进行换热，其中第一种比较常用。中国专利(申请号为200710136393.9)“一种蓄能装置”就是采用第一种换热方式。该专利中公开的蓄能设备的基本结构和原理是：将直径极小的毛细管作为换热器，利用蓄能介质自身的蓄热能力，通过毛细管比表面积大及高密度换热的特点，将毛细管中流动热媒的能量蓄积在蓄能罐中，并在适当时刻重新释放，以达到用最经济的方式蓄能，在最需要的时候用能的目的。同时，采用毛细管网作为换热器，由于毛细管能在蓄能罐中非常均匀地分布，管间距非常小，有效地改善了换热器和蓄能介质之间的传热能力，提高了蓄能装置蓄/放能的速度，增大了蓄、放能的效率。此外，由于毛细管网的比表面积(单位体积中的表面积)大，故在温差较小时也能传输同等的热量，减少能量散失。但是采用这种蓄能装置时，由于毛细管中的一次流流速较慢，相比普通换热器更易导致晶液分离或者相变受到过冷要求过高的限制。

在上述的相变蓄能换热设备中，通常又分为两种类型，一是不封装相变材料，换热器直接浸没于相变材料中，另一种是封装相变材料，相变材料通过水等介质与换热器换热。这两种类型各有优点，前者的对流换热系数较大，而且由于不须封装，蓄能器成本较低；后者蓄能器不受系统压力影响，而且不易产生晶液分离。

但是二者也有缺点，前者由于相变介质没有封装，直接将换热器浸没于相变材料中，当发生相变时，液相材料与固相材料很容易产生分层，这将导致相变材料完全溶解和结晶时间的延长，很难充分利用相变材料的相变潜热，同时导致成核剂损失加速，相变材料易老化等问题；而后者由于换热器通过蓄热器中的水与相变介质进行换热，因而增大了传热热阻，降低了传热效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术所存在的上述不足，提供一种可防止相变介质发生晶液分层现象，有效提高换热效率的相变蓄能罐。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该相变蓄能罐包括罐体，罐体内装有相变介质，罐体内还有与外部进行热交换的换热器，罐体内还设有可使所述相变介质在罐体内上下循环流动的搅拌器。

所述换热器采用毛细管换热器，所述毛细管换热器在罐体内呈螺旋状分布，所述搅拌器设置在毛细管换热器的中部，也就是说，毛细管换热器环绕在所述搅拌器的外部。换热器采用毛细管换热器，采用毛细管换热器可增大换热器与相变介质的接触面积，提高换热器的换热效率。

本实用新型中，毛细管换热器可采用两个换热器，一个换热器具有蓄能功能，另一个换热器具有放能功能；也可以仅选用一个换热器，根据不同的情况进行选择。

所述搅拌器可采用活塞式结构或螺旋式结构，搅拌器与外部动力机构相连。

当搅拌器采用活塞式结构时，所述活塞式结构搅拌器包括缸体和缸体内的活塞，活塞的一端通过传动轴与外部动力机构相连，所述缸体的长度与罐体长度相等，缸体靠近罐体的上下两段为开孔段，相变介质可从开孔段中进出缸体，活塞的下止点设于罐底附近接近罐底的位置。优选活塞在罐体内上下移动的距离与罐体内封装的相变介质的高度相等。