[实用新型]一种能提高相变蓄能材料结晶速度的PCM蓄能结构

说明书

本实用新型公开了一种能提高相变蓄能材料结晶速度的PCM蓄能结构，设有密封容器和储放在密封容器内的相变蓄能材料，相变蓄能材料通过密封容器与外界换热；还设有多枚放置在相变蓄能材料内的结晶辅助核心；结晶辅助核心的比重与相变蓄能材料处于液态时的比重相差在±10％以内，结晶辅助核心由非相变蓄能材料制成，并且：该非相变蓄能材料的导热率在相变蓄能材料处于液态时的导热率以上，该非相变蓄能材料与处于液态下的相变蓄能材料的接触角在90°以下，该非相变蓄能材料的熔点高于处于固态下的相变蓄能材料的熔点。本实用新型能提高相变蓄能材料在放热时的晶核成核速度，使得相变蓄能材料能够更快的由液态凝固为固态，改善了PCM蓄能结构的蓄热性能。

技术领域

本实用新型涉及一种能提高相变蓄能材料结晶速度的PCM蓄能结构。

背景技术

无机水合盐是目前中低温广泛应用的相变蓄能材料(Phase Change Materials，简称PCM)，它在太阳房采暖系统,家用电器等领域已经得到应用。无机水合盐相变材料是利用无机水合盐熔化或凝固的固液相变过程吸收或放出潜热的特性进行热量的储存和释放。其主要优点是：1、无机水合盐的固液相变潜热远大于其显热，因此储存同样的热量所需的蓄热介质少；2、蓄热和放热可以在恒定的温度下进行。

PCM蓄能结构是利用相变蓄能材料的特性进行蓄能的装置，其设有密封容器和储放在密封容器内的相变蓄能材料，相变蓄能材料通过密封容器与外界换热，相变蓄能材料的蓄热和放热通过其固液变化实现，即：处于固态时，相变蓄能材料通过蓄热熔化为液态，以实现PCM蓄能结构对外界能量的蓄能；处于液态时，相变蓄能材料通过放热凝固为固态，以实现PCM蓄能结构将蓄能输出至外界。其中，相变蓄能材料通过放热由液态凝固为固态的过程，是液态相变蓄能材料的再结晶过程，液态相变蓄能材料中必须不断形成晶核才能让再结晶过程继续进行。而PCM蓄能结构中液态相变蓄能材料形成晶核的方式分为两种：第一种是非均匀成核，指的是液态相变蓄能材料在密封容器的内表面形成晶核；第二种是均匀成核，指的是没有与密封容器直接接触的液态相变蓄能材料，在其整个液体外表面形成分散的晶核。

上述PCM蓄能结构，由于以下三个原因，存在晶核成核速度慢的问题，致使相变蓄能材料通过放热由液态凝固为固态的过程缓慢，造成PCM蓄能结构的蓄热性能较差：

其一，液态相变蓄能材料的非均匀成核面积小：液态相变蓄能材料仅其最外层与密封容器的内表面直接接触，可发生非均匀成核，液态相变蓄能材料的内部无法发生非均匀成核；

其二，液态相变蓄能材料的结晶速度慢：由于相变蓄能材料是通过密封容器与外界换热的，使得液态相变蓄能材料向外界放热是由与密封容器内表面直接接触的最外层向中心位置逐层推进的，也即液态相变蓄能材料凝固为固态的结晶过程只能由其最外层向中心位置逐层推进，处于中心位置的液态相变蓄能材料最后才能释放热量，以结晶凝固成固态；

其三，无法通过直接搅动液态相变蓄能材料的方式加快成核速度：液态相变蓄能材料是可以通过搅拌来增强物质向晶体生长表面的运输能力，以提高结晶速度的，但是，上述PCM蓄能结构中的液态相变蓄能材料，在结晶过程中，只伴随先结晶部分下沉的分子级微观运动，无明显宏观运动，且相变蓄能材料储放在密封容器内，也不便于用外部机构对液态相变蓄能材料进行搅拌。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种能提高相变蓄能材料结晶速度的PCM蓄能结构，以解决现有PCM蓄能结构因晶核成核速度慢造成蓄热性能差的问题。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：