[发明专利]用于冻结相变材料的换热系统及其方法

权利要求书

1.一种换热系统，包括：

储罐；

装在所述储罐中的相变材料(PCM)；

装在所述储罐中的不混溶性液体层，其中，该不混溶性液体层的密度低于所述PCM的密度，并且该不混溶性液体层位于所述PCM上方；

位于所述不混溶性液体层内的换热器；以及

位于所述换热器上方的分配器，该分配器被配置为将多个PCM液滴引入到所述不混溶性液体层中以及所述换热器上方。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述换热器涂覆有疏冰性聚合物涂层。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述疏冰性聚合物涂层选自由聚六氟丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚三氟乙烯或其组合组成的组。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述PCM为水，并且可选地包括冰成核剂或盐中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述PCM的凝固点在-10℃至10℃之间。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分配器是喷雾喷嘴。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述换热器是板式换热器。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述换热器还包括：

多个管程；以及

一个或多个板，所述一个或多个板包括：

与水平方向成45°至90°的板角；

10英寸至12英寸的板长；并且

其中，所述板是中空的，以允许换热流体穿过所述板行进。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括位于所述储罐外部的一个或多个次级存储容器。

10.一种储能系统，包括根据权利要求1所述的换热系统，所述储能系统还包括：

换热器入口和换热器出口，其中所述换热器入口和所述换热器出口在蓄积和排放期间在所述储能系统与一个或多个处理单元之间提供热连通。

11.根据权利要求10所述的储能系统，还包括位于所述储罐外部的一个或多个次级存储容器。

12.根据权利要求11所述的储能系统，还包括一个或多个泵，用于在所述储罐和所述一个或多个次级存储容器或外部设备之间输送PCM、不混溶性流体或两者都输送。

13.一种用于在传热流体和相变材料(PCM)之间进行换热的换热方法，该方法包括：

在储罐中装不混溶性流体层；

将多个液态PCM液滴送入所述储罐中贴近所述储罐顶部的部分；

使所述多个液态PCM液滴在换热器上接触并使所述液态PCM冻结，从而产生固态PCM；

在所述储罐中累积所述固态PCM。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括经由所述换热器的表面上的疏冰性聚合物涂层来防止所述固态PCM在所述换热器的表面上累积。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括从所述储罐泵取液态PCM，并且在所述送入步骤中将所泵取的液态PCM用作所述多个液态PCM液滴。

16.一种使用根据权利要求1所述的系统的储能方法，该方法包括：

通过冻结所述液态PCM使所述系统蓄积；以及

通过熔化所冻结的PCM使所述系统排放，

其中，所述储能方法防止所冻结的PCM在排放期间在所述换热器上累积。