[发明专利]利用多孔碳和铁磁流体的蓄热装置和方法

说明书

本发明公开了一种利用多孔碳和铁磁流体的蓄热装置和方法，所述蓄热装置包括：蓄热主体，所述蓄热主体与热源利用装置连接，所述蓄热主体的内部放置有多孔碳骨架和铁磁流体，其中，所述铁磁流体与所述多孔碳骨架相互浸润；磁场供应装置，用于对所述蓄热主体提供磁场，所述铁磁流体在磁场和热源利用装置的热源的作用下流动，蓄集热量。由于多孔碳骨架的热传导系数高，本发明蓄热装置可以提高该蓄热装置的蓄热速率；由于感温性铁磁流体对温度敏感，其对流传热速率快，也可显著提高该蓄热装置的蓄热速率，且感温性铁磁流体具有较高的比热，可提高该蓄热装置的蓄热能力。

技术领域

本发明涉及新能源与高效节能技术领域，具体地，涉及一种利用多孔碳和铁磁流体的蓄热装置和方法。

背景技术

能源和环境问题是当今世界最为关注的两大问题。随着人类对能源依存度的增加，传统能源储量越来越少，能源危机迫在眉睫。人类在寻找替代能源的同时，提高现有能源利用率变得越来越重要。热能是众多能源中最重要的能源存在形式之一，其广泛应用于各种不同类型的工业企业。在我国，工业废热的利用率仅约为33％，远低于发达国家。提高工业余热的利用效率，合理利用废热余热一直以来都是我国能源领域的重要议题之一。

蓄热技术利用蓄热材料的特性，将热量存储起来，可有效地利用余热及废热，解决用户在供热时间与空间不匹配问题，是合理利用工业余热的重要手段。蓄热系统可以理解为热量的一个暂时的储存器，用高温或低温的介质储存热量或冷量，当供热或制冷时，将热量或冷量取出，是匹配热能供需平衡的热管理技术。现有的蓄热技术有显热蓄热、潜热蓄热以及化学蓄热三种。其中，显热蓄热依赖于蓄热材料温度的升高和降低进行能量的蓄集和释放，因蓄热方式简单，成本低廉而被广泛关注。目前，显热蓄热采用的物质有液体和固体两种类型。固体物质主要包含铸钢、石块、岩石、沙砾、混凝土以及陶瓷材料。液体主要包括水、熔盐、矿物油以及合成油类。但是，现有显热蓄热装置的蓄热能力和蓄热效率不高。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种利用多孔碳和铁磁流体的蓄热装置和方法，以解决现有蓄热装置的蓄热能力和蓄热效率不高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种利用多孔碳和铁磁流体的蓄热装置，与热源利用装置连接，所述蓄热装置包括：

蓄热主体，所述蓄热主体与所述热源利用装置连接，所述蓄热主体的内部放置有多孔碳骨架和铁磁流体，其中，所述铁磁流体与所述多孔碳骨架相互浸润；

磁场供应装置，用于对所述蓄热主体提供磁场，所述铁磁流体在磁场和热源利用装置的热源的作用下流动，蓄集热量。

优选地，所述蓄热主体包括保温壳体和紧固盖，所述紧固盖覆盖于所述保温壳体的上表面，所述保温壳体的下表面与所述热源利用装置连接，所述多孔碳骨架和所述铁磁流体放置于所述保温壳体的内部。

优选地，保温壳体呈圆柱形，所述保温壳体的内部设置有方形空腔，所述多孔碳骨架和所述铁磁流体放置于所述方形空腔内，圆柱形保温壳体的外径在50mm～10m的范围内，所述方形空腔的长度、宽度和高度均在25mm～5m的范围内。

优选地，所述磁场供应装置包括螺线管和电机，所述电机与所述螺线管连接，所述电机用于向所述螺线管提供电流，所述蓄热主体位于所述螺线管的内部，通过所述螺线管为所述蓄热主体提供磁场。

优选地，所述螺线管包括圆柱体和铜管，所述圆柱体的内部中空，所述铜管环绕于所述圆柱体的外周，所述电机与所述铜管连接。

优选地，所述蓄热装置还包括循环冷却系统，所述循环冷却系统包括循环水泵、蓄水池和冷却水管道，所述铜管的两端分别连接一个冷却水管道，两个冷却水管道的另一端分别连接所述循环水泵的进口和出口，通过所述循环水泵将所述蓄水池中的冷却水从所述铜管的一端输送至所述铜管中，并从所述铜管的另一端流出至所述蓄水池中。

优选地，所述多孔碳骨架中的多孔碳的孔隙范围为20PPI～100PPI。