[发明专利]基于复合有机相变材料的相变换热器及用途

说明书

本发明提供了一种基于复合有机相变材料的相变换热器及用途，用以解决现有技术中换热器效率不高、相变材料单一的问题。所述相变换热器采用复合有机相变材料，将所述有机相变材料封装在小管和大管的空隙间，在小管中通过流体，从而通过套管的方式实现复合有机相变材料在热交换中的相变，完成热量的转移，在热量的间歇性储存和释放中实现对工业余热的回收和再利用。本发明采用复合有机相变材料作为换热介质，使得换热器的结构大大简化，只需要使用法兰进行封闭即可；同时在温度变化很小的情况下储存大量的热能，实现储能设备与换热设备的兼容；另外，具有高的换热效率，可适用于多种不同的场合，成本低廉，具有更好的大规模生产前景。

技术领域

本发明属于能源回收及再利用领域，具体涉及一种基于复合有机相变材料的相变换热器及用途。

背景技术

材料、能源和信息是社会发展的三大支柱。其中，能源是驱动社会发展的动力基础。随着社会的发展，人口的膨胀，对能源的需求愈来愈大，而地球上所储存的能源及每天从外界输入的能源是有限的。为了维持社会的可持续发展，需要对能源进行开源节流，不仅需要积极开发新能源，同时也需要对浪费的能源进行节约和回收再利用。例如，在能源的使用中，工业上对能源的要求标准比较高，工业余热就成为一种可以回收再利用的能源。

相变换热器是一种可以有效利用工业余热的换热设备，不仅可以实现节能效果，并且可以解决热能供给和需求上存在的时间和空间上不匹配的问题。相变换热器中的相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，通过相变潜热实现能量的储存和释放。同时，当物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

现有技术中，通常采用单一的有机物相变材料作为相变换热器的相变材料，但是单一的有机物相变材料温度平台较窄，相变潜热局限大，换热效率存在上限，不利于换热效率的提高，同时，单一有机物相变材料的相变温度限制了换热器的应用范围，普适性不强。

发明内容

为了提高相变换热器的换热效率，提高能源的回收再利用效果，本发明提供了一种基于复合有机相变材料的相变换热器及用途，既能有效克服单一的有机物相变储热材料换热效率低的缺点，又可以改善相变材料的应用效果、拓展应用范围。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明实施例提供了一种基于复合有机相变材料的相变换热器，所述相变换热器至少包括：第一段大管、第二段大管、第三段大管、第四段大管、第一小管及复合有机相变材料；其中，

所述第一小管呈侧放的W型，用于通过携带余热的流体；

所述第一段大管、第二段大管、第三段大管和第四段大管套在第一小管的W型的四个平直段；

所述复合有机复合材料封装于第一段大管、第二段大管、第三段大管、第四段大管分别与第一小管形成的空隙内。

上述方案中，所述相变换热器还包括：三个第二小管和支撑梁；其中，

所述三个第二小管分别连接于第一段大管和第二段大管相靠近的端部、第二段大管和第三段大管相靠近的端部、第三段大管和第四段大管相靠近的端部，用于连接并支撑相连接的两段大管；

所述支撑梁至少为两根，且相互平行，两根支撑梁同时与第一段大管、第二段大管、第三段大管、第四段大管相交并固定连接，用于支撑整个相变换热器的稳定及安装。

上述方案中，所述复合有机相变材料为62#切片石蜡-硬脂酸按比例为3:7混合的相变材料混合物。