[发明专利]一种微热管阵列式梯级相变蓄热系统

说明书

一种微热管阵列式梯级相变蓄热系统，属于相变蓄热领域。该系统由n级(n≥2)微热管阵列式相变蓄热装置、冷源、热源及连接管路组成。第1级相变蓄热装置到第n级蓄热装置分别依次承载相变温度递减的相变材料。其中，微热管阵列式相变蓄热装置是以微热管阵列为核心传热元件，装置下部为供热段，中部为蓄热段，上部为放热段，在这种形式下，可有效地扩展流体侧和相变材料侧的换热面积。同时梯级蓄热系统采用不同熔点的相变材料进行蓄热，提高了热交换流体和相变材料之间的换热温差。

技术领域：

本发明涉及一种微热管阵列式梯级相变蓄热系统，属于相变蓄热领域。

背景技术：

大力发展太阳能以及余热、废热等能源的再利用是减缓化石能源消耗的有效途径。但是，此类能源具有能量密度低、间歇性和供需匹配性差的特点，不能使其成为稳定热源。因此，需要用蓄热手段先将其收集起来，这使得能量的供给和需求在时间和强度上得以匹配。

相变蓄热具有蓄能密度较大、蓄放热过程温度相对稳定的特点，应用前景十分广阔。但是相变材料导热系数低，这使得装置不能实现能量的快速蓄放。增大相变材料与换热流体间的换热面积和以及增加换热温差是解决这一问题的有效途径。采用微热管阵列式相变蓄热装置，可以分别在换热流体侧和相变材料侧扩大换热面积。同时，为提高蓄热系统换热温差，蓄热系统将采用梯级蓄热的模式，即采用多种熔点不同的相变材料进行蓄热。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种由n级(n大于等于2)蓄热装置组成的微热管阵列式梯级相变蓄热系统，以提高蓄热系统的蓄放热速率和能源利用率。其中，蓄热装置是以微热管阵列为核心传热元件，装置下部为供热段，中部为蓄热段，上部为放热段，在这种形式下，可有效地扩展流体侧和相变材料侧的换热面积。同时梯级蓄热系统采用不同熔点的相变材料进行蓄热，提高了热交换流体和相变材料之间的换热温差。

上述的目的可以通过以下技术方案实现：

一种微热管阵列式梯级相变蓄热系统，包括多个蓄热装置、冷源、热源。所述的蓄热装置包括蓄热箱体、相变材料、强化换热翅片、微热管阵列、冷源流体通道、热源流体通道和保温材料。

所述的微热管阵列式梯级相变蓄热系统由n个串联连接的蓄热装置即由n级蓄热装置依次串联连接构成；第1级蓄热装置到第n级蓄热装置各自承载的相变材料的相变温度依次递减；所述的冷源为需要加热的液体，所述的热源为工业余热或者太阳能的热水；

每一级蓄热装置由多个并列排布的微热管阵列(5)组成，每一个微热管阵列包括上中下三部分，中部部分外表面设有强化换热翅片(6)，中部部分位于蓄热箱体(3)内，每一级蓄热装置的所有微热管阵列(5)的中部均位于同一个蓄热箱体内，箱体内装有相变材料(2)，不同级蓄热装置对应不同的蓄热箱体；微热管阵列(5)上部分和下部分均伸出对应的蓄热箱体；每一级蓄热装置的微热管阵列(5)上部分表面贴合设有1-2道冷源流体通道(1)，每一级蓄热装置的微热管阵列(5)上部分的冷源流体通道为同一连通的冷源流体通道(1)；每一级蓄热装置的微热管阵列(5)下部分表面贴合设有1-2道热源流体通道(4)，每一级蓄热装置的微热管阵列(5)下部分的热源流体通道为同一连通的热源流体通道(4)；所有n级冷源流体通道(1)串联连通，构成取热段；所有n级热源流体通道(4)串联连通，构成供热段；所有蓄热箱体构成蓄热段；取热段内的换热液体为冷源，供热段内的液体为热源；

强化换热翅片和微热管阵列(5)之间的连接方式有粘贴、焊接和法兰连接；微热管阵列(5)和冷源流体通道/热源流体通道之间可采用粘贴和法兰连接。

所述蓄热箱体形状为长方体，且箱体应在底板和顶板加工有定位和安装微热管阵列的矩形通道。微热管阵列由蓄热箱体向上和向下各伸出一定长度，安装时，通孔部位用橡胶圈挤压密封，并涂抹硅胶以防止相变材料泄露。