[发明专利]一种基于磁力激发的刀片式相变储热装置

说明书

本发明为一种基于磁力激发的刀片式相变储热装置。主要包括相变储热单元，换热流道，磁力激发装置，搅拌子，工质进口，工质出口以及管道和阀门。换热流道设置在相变储热单元之间，搅拌子放置于相变储能装置内部，磁力激发装置设置在相变储能装置外部。所述的基于磁力激发的刀片式相变储热装置，采用刀片式的设计，很容易将相变储热单元集合成一个集群系统，方便扩展以及分组管理，使得储热热能的利用十分灵活。通过磁力激发和刀片式相变储热装置耦合的设计，解决了过冷严重的相变材料的潜热释放问题。

技术领域

本发明涉及一种基于磁力激发的刀片式相变储热装置，属于储能技术领域。

背景技术

相变储热具有较高的储能密度以及恒定的相变温度，相变材料通过相变的方式来储存和释放能量。当前相变储热装置多为单回路换热结构，单回路结构的相变储热装置存在储热容量扩展性不佳的问题，同时，相变储热装置在充放热过程中，伴随相变材料在相变过程中固-液相变的演化，换热系数不断变化，换热功率处于非稳定状态，影响充放热稳定性，对充放热效率和供热性能有较大影响。糖醇、水合盐等适合于中低温储热的相变材料具有严重的过冷特性，导致该类相变材料在降温过程中无法结晶释放潜热，热能释放不易控制。

专利CN107816744A提供了一种相变材料节能供暖装置，该装置的相变储能材料为十水硫酸钠或十水碳酸钠或六水氯化钙或有机相变储能材料中的一种或任意几种的混合物，用于冬季室内供暖，该装置为单回路换热结构，但专利中并未对相变储能材料的过冷特性做出说明，难以将该相变材料节能供暖装置做到实际利用。专利CN109974066A提供了一种低温相变储能电暖气，该装置为一个带有导热肋板的整体容器，封装相变材料为石蜡、软脂酸、十四烷酸和硬脂酸中的一种，通过发热板来加热容器中的相变材料，但该结构无法对放热过程进行热量管理，也不利于容量的扩展。

发明内容

本发明的目的在于克服相变储热装置中糖醇、水合盐等适合于中低温储热的相变材料的过冷特性、储热容量扩展性不佳以及放热过程热管理等问题，提出一种基于磁力激发的刀片式相变储热装置。

本发明采用模块化刀片式储热结构设计，可通过串并联集成设计与充放热管理策略，保障充放热过程功率的稳定性，并可结合供热量需求进行模块化扩展。采用非接触的磁力扰动激发方式，促进具有过冷特性的相变储热材料的有序释热，并提升设备安全性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于磁力激发的刀片式相变储热装置，所述的装置包括相变储热单元1，换热流道2，磁力激发装置3，磁力搅拌子4，工质进口5和工质出口6；所述换热流道2设置于相变储热单元1之间，磁力激发装置3设置在相变储热单元1外部。换热流道2设置有工质进口5和工质出口6。

相变储热单元1为内部封装有糖醇、水合盐等适合于中低温储热的相变材料的板式单元。相变储热单元1中安装有一组或多组板翅式换热流道2。所述翅片有利于增加换热过程中的导热系数，增强传热流体与相变储热材料的换热性能。

磁力激发装置3设置于相变储热单元底部，或者设置于相变储热单元侧边。磁力激发装置3固定在每个相变储热单元上，或者通过滑轨等方式将磁力激发装置3滑移至对应相变储热单元1外部。

相变储热单元1中放置了磁力搅拌子4。在放热过程中，根据热量管理策略要求，开启相应的磁力激发装置3或将滑动磁力激发3装置移至对应相变储热单元下，通过非接触式方式，带动磁力搅拌子4高速转动，对相变储热单元进行有序分组扰动激发，进行有序放热。

储热时，高温换热流体通过换热流道2，向相邻相变储热单元1中的相变材料充热。放热时，开启磁力激发装置3，使得相变储热单元中的搅拌子4开始搅拌过冷相变材料，使其放出热量，同时，低温换热流体通过换热流道2，提取相邻相变储热单元1中的热量。