[发明专利]一种分形网格金属泡沫强化相变储能系统

说明书

本发明公开了一种分形网格金属泡沫强化相变储能系统，包括保温结构、箱体、储能装置以及加热装置，保温结构为真空保温壳体；箱体放置于所述真空保温壳体内，在所述箱体顶部设置有载冷剂输入管和载冷剂输出管；所述储能装置由储能体和其内填充的相变材料构成，所述储能体设置在所述箱体内部的上下两侧，在所述箱体内通过所述储能体形成一S型载冷剂流道；所述储能体内部填充分形网格金属泡沫结构，在所述分形网格金属泡沫结构的间隙中填充相变材料。本发明相较于传统储能系统结构更加紧凑，采用真空粉末绝热的方法减少了能量的耗散，通过分形结构提高了储能体内的传热性能，到达了节能和高效换热的目的。

技术领域

本发明涉及一种储能系统，具体涉及的是一种为强化相变换热，提高储能效率而设计的具有分形网格金属泡沫结构的强化相变储能系统。

背景技术

多数能源应用系统中，都会出现能源的供应和使用在时间上不匹配的问题，能量储存可以缓解这种能源供应与需求之间矛盾。常见的能量储存方式有显热储能、潜热储能、化学储能。其中，潜热储能具有贮能密度大，吸、放热过程在等温下进行等优点。因此，相变储能技术常常被用于电力的“移峰填谷”领域。

液体相变储能换热器是目前应用较为广泛的相变储能设备，在用电谷期，关闭载冷剂的进出口管道上的阀门，储能设备通过电热管加热箱体内不流动的载冷剂，将热量通过载冷剂传递给密封在储能体中的相变材料后，后者发生相变，将电能以热能的方式储存。用时打开载冷剂进出口管道上的阀门，通温度较低的载冷剂，使其被加热以供使用，该设备实现了谷电峰用，有效地缓解了能源供应和需求之间的矛盾。目前使用的储能元件内常用的相变介质虽然有很好的储能能力，但仍存在设备中储能块与载冷剂的位置布置不合理、储能块自身结构的不合理等问题，造成了目前的储能设备仍存在相变换热相率低，充放热时间长的问题。因此为了提高相变储能装置的相变换热效率，迫切需要一种新型高效的相变储能装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供了一种具有分形网格金属泡沫结构特征的相变储能系统，该储能系统的储能装置利用分形网格结构优化了热流通道，改善了储能装置内的导热性能，提高了储能系统的储能效率，更好的达到了节电和节能的目的，同时使储能系统的结构更加紧凑，提高了空间利用率。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种分形网格金属泡沫强化相变储能系统，包括保温结构、箱体、储能装置以及加热装置，其特征在于：所述保温结构为真空保温壳体；所述箱体放置于所述真空保温壳体内，在所述箱体顶部设置有载冷剂输入管和载冷剂输出管；所述储能装置由储能体和其内填充的相变材料构成，所述储能体设置在所述箱体内部的上下两侧，在所述箱体内通过所述储能体形成一S型载冷剂流道，所述载冷剂输入管位于所述S型载冷剂流道的入口，所述载冷剂输出管位于所述S型载冷剂流道的出口；所述储能体内部填充分形网格金属泡沫结构，在所述分形网格金属泡沫结构的间隙中填充相变材料；所述分形网格金属泡沫结构由多级十字形金属肋片构成，第n级十字肋片将n-1级所述分形结构形成的最小孔隙四等分，其中2≤n＜N，N为整数；各级金属肋片厚度t_n＝R_t^n-1t₀，R_t为比例常数，0≤Rt≤1，t₀为储能体第一级分形结构金属肋片厚度。

所述加热装置包括主电加热器和辅助电加热器，所述主电加热器布置在所述箱体的底部，所述辅助电加热器布置在所述载冷剂输出管的外部。

所述真空保温壳体由真空桶和真空桶盖组成。

所述真空桶和真空桶盖均为双层中空结构，其中填充固体粉末；所述真空桶桶体底部填充固体纤维。

所述储能体之间的距离从载冷剂入口处到载冷剂出口处逐步增加。

在所述储能体外表面设置有用于加强载冷剂扰动以强化换热的凹槽。