[发明专利]提高固体显热蓄热密度的蓄热材料填充方法及蓄热装置

说明书

本发明公开了一种提高固体显热蓄热密度的蓄热材料填充方法及蓄热装置，包括：于壳体底部铺设小颗粒的固体蓄热材料，在小颗粒的固体蓄热材料上铺设中颗粒的固体蓄热材料，再在中颗粒的固体蓄热材料上铺设大颗粒的固体蓄热材料；在大颗粒的固体蓄热材料上铺设中颗粒的固体蓄热材料，在中颗粒的固体蓄热材料上铺设小颗粒的固体蓄热材料；继续铺设小颗粒的固体蓄热材料，在小颗粒的固体蓄热材料上铺设中颗粒的固体蓄热材料，再在中颗粒的固体蓄热材料上铺设大颗粒的固体蓄热材料。本发明以固体蓄热材料的粒径划分来分层进行填充，无需经过压合，可最大程度地降低固体蓄热材料的空隙率，提高固体显热蓄热密度，进而提高蓄热效率。

技术领域

本发明涉及一种提高固体显热蓄热密度的蓄热材料填充方法，还涉及使用该蓄热材料填充方法的蓄热装置。

背景技术

显热蓄热是靠物质的温度上升或下降时吸收或放出的热量，而物质本身的性质不发生变化。显热蓄热材料分为液体和固体两种类型，常用的高温固体显热蓄热材料是砾石、砂子、砖、陶瓷、玻璃、铁、铝、混凝土、矿石和镁砖等。

对于高温固体显热物质而言，载热介质或者用于吸收热能或吸收来自外部源的热的介质是流体物质。载热流体可为水、空气、任何烃族流体(例如热油)、熔融的盐(例如硝酸钠、硝酸钾、氯化镁等)或这些盐的混合物。而烃族流体、熔融的盐这些载热材料必须具有低熔点的特征，以使其在回路内的流动过程中不会凝固。目前，高温固体蓄热物质主要的热交换形式是载热流体空气的对流。

中国发明专利申请(申请号：201811189662.2)公开了一种固体电蓄热装置，包括密封外壳、蓄热体、蓄热风通道、加热板、进风分布板和出风分布板；蓄热体内沿着蓄热风流动的方向上均匀布置四个蓄热风通道。该蓄热装置存在以下缺陷：⑴为了实现蓄热体的热交换，在蓄热体内设置蓄热风通道，因此在蓄热体上需专门设计预留通道，增加了蓄热体的成型工艺复杂程度，同时也增加了生产成本。⑵蓄热体可采用镁铁砖，其组分重量百分比通常是：60.5％的MgO、20.5％的Fe2O3、9.5％的FeO以及5％的SiO2，其余为水。在制备过程中，首先需将各组分破碎成粒，这提高了镁铁砖的制备工艺难度，生产成本也较高，之后，要将各种已破碎成粒的组分粘合在一起，同时还需留出通道来实现空气换热，但是，粘合是为了去除空隙，而设置的风道又增加了空隙，如此，并不利于提高固体显热蓄热密度，进而也无法提高蓄热效率。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种成本较低、工艺难度小的提高固体显热蓄热密度的蓄热材料填充方法。

本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种提高固体显热蓄热密度的蓄热材料填充方法，其特征在于具体包括以下步骤：

S1、于壳体底部铺设一层小颗粒的固体蓄热材料，在小颗粒的固体蓄热材料之上铺设一层中颗粒的固体蓄热材料，再在中颗粒的固体蓄热材料之上铺设一层大颗粒的固体蓄热材料；

S2、在大颗粒的固体蓄热材料之上铺设一层中颗粒的固体蓄热材料，在中颗粒的固体蓄热材料之上铺设一层小颗粒的固体蓄热材料；

S3、继续铺设一层小颗粒的固体蓄热材料，在小颗粒的固体蓄热材料之上铺设一层中颗粒的固体蓄热材料，再在中颗粒的固体蓄热材料之上铺设一层大颗粒的固体蓄热材料；

S4、重复步骤S2、S3、直至：

⑴当固体蓄热材料与壳体顶面之间的空隙高度小于大颗粒的固体蓄热材料的粒径且大于小颗粒的固体蓄热材料的粒径时，将中颗粒的固体蓄热材料填充在该空隙中，并使用小颗粒的固体蓄热材料填充在各固体蓄热材料之间以及固体蓄热材料与壳体之间的缝隙中；

⑵当固体蓄热材料与壳体顶面之间的空隙高度小于中颗粒的固体蓄热材料的粒径时，将小颗粒的固体蓄热材料填充在该空隙中，并使用小颗粒的固体蓄热材料填充在各固体蓄热材料之间以及固体蓄热材料与壳体之间的缝隙中。