[发明专利]基于超声波强化传热的相变储热装置及其运行方法

权利要求书

1.基于超声波强化传热的相变储热装置，其特征在于，包括功率超声波发生器、N个功率超声波换能器、壳体和换热管，N为大于等于1的自然数；

所述壳体为密闭腔体，其上设有第一通孔和第二通孔；

所述换热管采用导热材质制成，设置在所述壳体内，一端从壳体的第一通孔伸出、另一端从壳体的第二通孔伸出，且换热管和壳体在第一通孔、第二通孔处密闭固连；

所述壳体和换热管之间填充有相变材料，换热管用于供换热流体经过、和壳体内的相变材料进行热交换；

所述功率超声波发生器分别和N个功率超声波换能器电气相连，用于激励N个功率超声波换能器工作；

所述N个功率超声波换能器分别设置在壳体外，用于产生超声波加强相变材料固液态间的换热。

2.根据权利要求1所述的基于超声波强化传热的相变储热装置，其特征在于，所述N取2，2个功率超声波换能器设置在壳体两侧，且均平行于所述换热管。

3.根据权利要求1所述的基于超声波强化传热的相变储热装置，其特征在于，所述相变材料采用盐类、水合盐类、合金类、石蜡类、脂肪酸类、醇类脂类中的任意一种相变材料。

4.基于权利要求1所述的基于超声波强化传热的相变储热装置的换热方法，其特征在于，包含以下过程：

相变材料储热时，换热流体流入换热通道并放出热量，换热通道将热量传递到相变材料，靠近换热通道的相变材料吸收热量后融化，而远离换热通道处的相变材料还处于固态；功率超声波发生器激励各个功率超声波换能器，功率超声波换能器产生超声波向四周发射，利用超声波在液体中产生的空化效应、声流效应以及机械效应，加强液态相变材料的对流，提高相变材料固液界面的对流换热系数，从而加强相变材料固液态间的换热，强化储热；

相变材料放热时，换热流体流入换热通道并吸收热量，相变材料将热量传递给换热通道，靠近换热通道的相变材料优先凝固，而远离换热通道处的相变材料还处于液态；功率超声波发生器激励各个功率超声波换能器，功率超声波换能器产生超声波向四周发射，利用超声波在液体中产生的空化效应、声流效应以及机械效应，加强液态相变材料的对流，提高相变材料固液界面的对流换热系数，从而加强相变材料固液态间的换热，强化放热。