[发明专利]具有树形定向导热翅片结构的储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及带有翅片的储能装置。

背景技术

在能量转换与利用的过程中，常常存在供求之间在时间上和空间上不匹配的矛盾，如电力负荷的峰谷差、太阳能等等。储能技术能够有效地解决能量供求的矛盾问题，因此是提供能源利用率的有效手段。用来储存能量的装置称为储能装置，主要包括储能介质材料和装置空间结构。

为了保证热量的有效存储与高效传递，常用的储能介质均为流动性能较好的流体。但是流体的自然对流在熔化过程中能够加快熔化速率，而在凝固过程中则会减慢凝固速率，最后终止凝固过程的进行。因此，打破自然对流、引导热量定向传递是增强储能介质导热效率的有效手段。翅片也称肋片或者桥片，翅片结构能够破坏自然对流，增加受迫对流，从而增强换热。

翅片在换热器与散热器等领域已经有了广泛应用。现有的翅片形状主要有板形、锯齿形、针形、波纹形、百叶窗等形状，主要通过研究翅片的高度、直径、间距和布置方式等来控制翅片阻力和传热性能。但以上翅片均属于单根经典翅片模型。由于单根的设计，形状的变化简单、增强定向导热的效果有限。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有储能装置上翅片结构的定向导热能力较弱的问题，提出并设计具有树形定向导热翅片结构的储能装置。

本发明具有树形定向导热翅片结构的储能装置是在储能装置的储能介质中设置多个树形结构的导热翅片，每个树形结构的导热翅片由多级树杈翅片组成，树杈翅片由主杈和支杈构成“Y”形，每级树杈翅片的主杈连接到上一级树杈翅片的支杈上，第一级树杈翅片设置在热流的进入端，其余的各级树杈翅片沿热流方向排列。

本发明具有树形定向导热翅片结构的储能装置采用树形翅片结构构筑了对流换热空间内热量运输的高速通道，并利用其展开的面积实现流体与翅片表面之间的热传递，从而改变热量在对流换热空间内部的局部输运特征，实现热量的定向传导，并加快材料内部的导热效率。该树形翅片采取仿生学原理，在自然界中具备翅片功能的河网、叶脉、根茎、神经网络、血管以及气管组织等的启发之下，利用分形理论的结论，将树状结构应用在翅片上。同时，树状结构延伸进材料内部相当于加大了传热的表面积，使热量向内部传递更易进行。

附图说明

图1是本发明具有树形定向导热翅片结构的储能装置的结构示意图，a—第一级树杈翅片，b—第二级树杈翅片，c—第三级树杈翅片，d—第四级树杈翅片；

图2是树杈翅片的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式具有树形定向导热翅片结构的储能装置是在储能装置的储能介质2中设置多个树形结构的导热翅片，每个树形结构的导热翅片由多级树杈翅片1组成，树杈翅片1由主杈1-2和支杈1-1构成“Y”形，每级树杈翅片的主杈1-2连接到上一级树杈翅片的支杈1-1上，第一级树杈翅片1设置在热流的进入端，其余的各级树杈翅片1沿热流方向排列。

本实施方式利用树形的翅片结构使热量富集在与主干底部相连的储能材料上，经过发散的树形金属翅片均匀定向的传输到储热材料的各个位置。该树形翅片结构相对于普通单根翅片结构具有更好的导热效果和定向导热能力，将其应用于其他设备之中，在保证其他性能的同时，还能够强化导热效果，有利于实现能量的合理利用。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是储能装置为相变储能装置。

本实施方式所述的相变储能是指利用材料在进行物态变化的过程中所吸收(或放出)大部分能量来储存能量。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是储能装置为空调或锅炉的换热器。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是每个树形结构的导热翅片由3～4级树杈翅片1组成。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是树杈翅片1的尺寸沿热流方向逐级减小。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是树杈翅片1的尺寸沿热流方向逐级缩放的比例为0.5。

本实施方式树杈翅片沿热流方向逐级缩小，第一级树杈翅片的尺寸最大，每级树杈翅片等比例缩小至上一级树杈翅片大小的一半。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是在相邻树形结构的导热翅片之间的区域还设置有树形结构的导热翅片。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是导热翅片的厚度为2～4mm。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是导热翅片的材质为铜、铝或钢。