[发明专利]一种主动式固液相变材料换热循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及相变材料蓄热应用技术领域，具体涉及一种主动式固液相变材料换热循环系统。

背景技术

相变材料（PCM，Phase Change Material）是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料可作为蓄热器，其蓄热特性在节能、温度控制等领域有着极大的意义。相对于液气相变和固气相变的蓄热器，固液相变蓄热器因其具有容积蓄热密度大、蓄热温差变化小等优点而广泛应用于余热回收、太阳能储存以及供暖和空调系统。固液相变蓄热技术利用相变蓄热材料生相变时能量的吸收与释放来储存和释放能量，可以有效缓解能量供求双方在时间、地点、强度上的不匹配，并通过固相、液相相变材料的循环运输实现能量供求双方的蓄热和放热，是合理利用能源及减轻缓解污染的一种有效途径，也是热能系统优化运行的重要手段。

要利用固液相变材料实现能量供求双方的蓄热和放热，就需要依靠固液相变材料换热循环系统来实现对固相、液相相变材料的循环运输和热能交换。现有的固液相变材料换热循环系统通常包括用于向冷源释放热量的放热端箱体和用于从热源吸收热量的吸热端箱体，冷源和热源通常通过散热片或盘管置入到放热端箱体和吸热端箱体中，以提高换热效率，同时放热端箱体和吸热端箱体均为中空结构，内部均填充有固液相变材料，使得固液相变材料在吸热端箱体内从热源吸收热量进行蓄热、在放热端箱体内向冷源释放热量进行放热，达到热源和冷源双方进行热能交换的目的；而且放热端箱体和吸热端箱体之间通过输送管道和带有液泵的回液管道相连通，吸热端箱体内经吸热后的液态相变材料由液泵的抽吸通过回液管道输送至放热端箱体内，而放热端箱体内放热后的固态相变材料再通过输送管道被输送回吸热端箱体内进行吸热而重新相变为液相状态，由此形成固液相变材料的蓄热、放热循环。但在固液相变材料换热循环系统中，始终存在一个难以解决的问题，就是放热端箱体内放热后的固态相变材料由于流动性降低，增加了将其输送回吸热端箱体的难度，仅单纯的依靠液泵的液压来提供循环动力容易出现阻塞而导致固液相变材料的循环输送缓慢或受阻，并且放热端箱体内冷放热后凝固形成的固态相变材料容易凝结或包裹在冷源的散热片或盘管上，导致冷源的散热片或盘管与液态的固液相变材料的接触受阻，这些问题都会降低液态的固液相变材料与冷源之间的换热效率。如何更好的解决这些问题，成为了固液相变材料换热循环系统的一个技术研究方向。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种主动式固液相变材料换热循环系统，用以缓解或避免固态状固液相变材料容易出现输送阻塞以及容易在冷源上凝结或包裹的问题，帮助提升系统中固液相变材料与冷源之间的换热效率。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种主动式固液相变材料换热循环系统，包括放热端箱体和吸热端箱体，所述放热端箱体和吸热端箱体内均填充有固液相变材料；所述放热端箱体整体呈封闭的圆筒状且设置于吸热端箱体的上方，放热端箱体的底面周向边缘均匀分布有若干根硬质的连接管道与吸热端箱体的顶面相连接以提供支撑力，且放热端箱体与吸热端箱体之间通过所述连接管道相连通；所述吸热端箱体与放热端箱体之间还通过回液管道相连通，且回液管道上设置有能够抽吸驱动回液管道中的液体从吸热端箱体流向放热端箱体方向的液泵；所述放热端箱体内设置有螺旋盘管，所述螺旋盘管的螺旋轴心线竖向设置，且螺旋盘管的螺旋外侧与放热端箱体的侧壁之间存在间隙，螺旋盘管的入口端和出口端伸出于放热端箱体；所述放热端箱体内还设置有由电机驱动转动的旋转粉碎刀头，所述旋转粉碎刀头位于所述螺旋盘管所包围形成的螺旋中心通道内，且旋转粉碎刀头在旋转时能够带动液体形成由下至上的推进液流。

上述的主动式固液相变材料换热循环系统中，作为优选方案，所述旋转粉碎刀头具有一个能够与连接电机的驱动轴相连接的转毂，以及均匀分布在转毂的水平周向上且横向向外延伸的若干刀片，所述刀片的刃口位于其旋转运动方向一侧，且刀片上具有从刃口所在一侧到背向刃口一侧由下至上倾斜的倾斜面。

上述的主动式固液相变材料换热循环系统中，作为优选方案，所述电机设置于放热端箱体外侧且位于旋转粉碎刀头正上方的位置处，电机的驱动轴从放热端箱体的顶面向下伸入放热端箱体内并与旋转粉碎刀头相连接。

上述的主动式固液相变材料换热循环系统中，作为优选方案，所述螺旋盘管的管道外侧壁上还设置有翅片。

上述的主动式固液相变材料换热循环系统中，作为优选方案，所述放热端箱体的底面为中部高、周向边缘低的锥面状。