[发明专利]混合填充式蓄热/冷器

权利要求书

1.一种混合填充式蓄热/冷器，其特征在于，包括壳体，所述壳体的内部填充有储能介质，其中所述储能介质包括沿所述壳体的径向由内至外依次设置的第一储能介质、第二储能介质和第三储能介质，所述第一储能介质的颗粒直径大于所述第二储能介质的颗粒直径，所述第二储能介质的颗粒直径大于所述第三储能介质的颗粒直径；

在所述第一储能介质之间填充有第四储能介质，所述第四储能介质的颗粒直径小于所述第一储能介质的颗粒直径；在所述第一储能介质与所述第二储能介质之间填充有第五储能介质，所述第五储能介质的颗粒直径小于所述第二储能介质的颗粒直径；

所述储能介质沿所述壳体的径向填充的方法如下：

获取所述混合填充式蓄热/冷器以及换热流体的基本参数；

基于所述混合填充式蓄热/冷器的基本参数，建立所述混合填充式蓄热/冷器径向非均匀填充的初始物理模型，颗粒直径d_p沿径向分布方程为d_p＝A₁r³+A₂r²+A₃r+A₄，其中A₁、A₂、A₃和A₄均为常系数，r为填充床半径；

通过计算修正雷诺数确定所述混合填充式蓄热/冷器内部的换热流体的流动状态；

采用层流模型或湍流模型，在所述初始物理模型的基础上，改变颗粒直径d_p沿径向分布方程中的系数，搭建所述混合填充式蓄热/冷器的不同物理模型，获取不同物理模型下对应的换热流体流动速度场，进而获取不同物理模型下对应的流速均匀度；

对不同物理模型下对应的流速均匀度进行比对分析，确定流速均匀度最高的物理模型下对应的颗粒直径d_p沿径向分布方程。

2.根据权利要求1所述的混合填充式蓄热/冷器，其特征在于，所述壳体上沿轴向的两端分别设有第一换热流体进出口和第二换热流体进出口，所述第一换热流体进出口、所述第二换热流体进出口均与所述壳体的内部连通。

3.根据权利要求2所述的混合填充式蓄热/冷器，其特征在于，在所述壳体的内部靠近所述第一换热流体进出口的位置处设有第一均流隔板，所述第一均流隔板上设有第一通孔；在所述壳体的内部靠近所述第二换热流体进出口的位置处设有第二均流隔板，所述第二均流隔板上设有第二通孔；所述第一均流隔板、所述第二均流隔板和所述壳体内壁之间围合形成填充腔室，所述储能介质填充于所述填充腔室内。

4.根据权利要求1所述的混合填充式蓄热/冷器，其特征在于，所述壳体包括壳体内壁和壳体外壁，所述壳体内壁和所述壳体外壁之间设有绝热层。

5.根据权利要求4所述的混合填充式蓄热/冷器，其特征在于，所述壳体内壁和所述壳体外壁均采用金属材料制成；所述绝热层为气凝胶毡层、玻璃棉层、岩棉层、膨胀珍珠岩层、发泡水泥层或真空层。

6.根据权利要求1所述的混合填充式蓄热/冷器，其特征在于，所述储能介质为固体材料颗粒，或所述储能介质为相变材料封装胶囊颗粒，或所述储能介质为固体材料颗粒和相变材料封装胶囊颗粒的混合颗粒。

7.根据权利要求1至6任一项所述的混合填充式蓄热/冷器，其特征在于，所述储能介质为圆球形，在所述储能介质的表面均匀设有三个孔洞，各所述孔洞均为圆柱形，且各所述孔洞的轴线方向均指向所述储能介质的中心。

8.根据权利要求7所述的混合填充式蓄热/冷器，其特征在于，所述孔洞在所述储能介质表面的设置方法如下：

确定所述储能介质的球体直径和所述孔洞的直径之间的比值，与努塞尔数之间的关系；

确定所述储能介质的球体直径和所述孔洞的深度之间的比值，与努塞尔数之间的关系；

确定所述储能介质的球体直径和所述孔洞的直径之间的比值，与摩擦系数之间的关系；

确定所述储能介质的球体直径和所述孔洞的深度之间的比值，与摩擦系数之间的关系；

定义热力学-流动综合系统S，以S作为确定所述孔洞的直径与深度的综合性指标,推算出所述储能介质的球体直径和所述孔洞的直径之间的比值、所述储能介质的球体直径和所述孔洞的深度之间的比值和热力学-流动综合系统S之间的关系；

获取热力学-流动综合系统S最大时，对应的所述储能介质的球体直径和所述孔洞的直径之间的比值，以及对应的所述储能介质的球体直径和所述孔洞的深度之间的比值。