专利名称：一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能蓄热装置。
技术背景在社会对能源需求和要求不断增加的今天，清洁的太阳能热发电技术正扮演着越来越重 要的角色。太阳能热发电技术中蓄热材料的选择方面相变蓄热比显热蓄热具有更高的效率， 相变系统对显热系统的优点在于其较高的热容量。利用相变蓄热的蓄热装置的专利已有很 多，例如，GB 2 283 307公开了一种已知的包含容器的蓄热装置，容器在使用时包含例如水 的蓄热介质和例如l， 1， l一三氯乙垸的传热流体。中国专利CN86208443公开了一种以蓄热材 料NaCH:,COO 3H20为介质的利用相变蓄热的蓄热装置。已有的这些装置多是针对以水或者盐溶液作为传热介质的蓄热装置。但是，由于太阳能 随气候变化不定，因此蒸汽的参数很难控制，而且热量损失大；熔盐有相对高的熔化点(120 'C-14(TC)，所流经的管路在系统启动时要进行预热。 发明内容本发明的目的是提供一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置，该蓄热装置结构简 单、效率高，适用于以气体作为传热介质。为了实现上述目的，本发明的技术方案是 一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装 置，其特征在于它包括储热室壳体、保温材料金属管道、支撑架、进气管、出气管、储热室 门；储热室壳体由储热室外壁和储热室内壁组成，储热室外壁与储热室内壁之间围成密封的 保温腔，保温腔内填充有保温材料，储热室门的一端与储热室壳体铰接，储热室门关闭时， 储热室门与储热室内壁围成密封的储热空间；进气管与出气管非对称设置在储热室壳体上， 进气管、出气管分别与储热空间相通；储热空间内至少设有一层支撑架，支撑架与储热室内 壁固定连接，支撑架上放置有金属管道，金属管道内封装有蓄热材料；储热空间内的传热介 质为气体。储热室外壁和储热室内壁采用耐高温的钢板制成。进气管位于储热室壳体的一侧，出气管位于储热室壳体的另一侧，进气管与出气管位于 不同的高度上。金属管道采用耐高温耐腐蚀合金。 金属管道为S型。本发明的有益效果是采用上述结构，其结构简单，适用于以气体作为传热介质；本发 明的蓄热装置内热交换过程充分、可逆，换热效率高。使用气体作为传热介质，不仅能和蒸 汽驱动的汽轮机，还可以直接利用高温空气驱动燃气轮机，效率更高。
图l是本发明的立体图 图2是本发明的侧视图(图l的左视)； 图3是图2沿A-A线的剖视图； 图4是图2沿B-B线的剖视图；图中l.储热室外壁，2.保温材料，3.储热室内壁，4.金属管道，5.支撑架，6.进气管， 7.出气管，8.储热室门。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步说明。如图l、图2、图3、图4所示， 一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置，它包括储 热室壳体、保温材料2、金属管道4、支撑架5、进气管6、出气管7、储热室门8;储热室壳体 为长方形，储热室壳体由储热室外壁1和储热室内壁3组成，储热室外壁1和储热室内壁3采用 耐高温的钢板制成，储热室外壁1与储热室内壁3之间围成密封的保温腔，保温腔内填充有保 温材料2 (减少热量损失)，储热室门8的一端与储热室外壁1铰接，储热室门8关闭时，储热 室门8与储热室内壁3围成密封的储热空间；进气管6与出气管7非对称设置在储热室壳体上 {进气管6位于储热室壳体的一侧，出气管7位于储热室壳体的另一侧，进气管6与出气管7位 于不同的高度上(进气管与出气管在竖直高度方向上存在差异，能充分进行热交换)，非对 称设置使蓄热装置内的气体与蓄热材料之间的热交换更加充分h进气管6、出气管7分别与 储热空间相通；储热空间内至少设有一层支撑架5 (图3中为6层，层数根据需要确定)，支撑 架5与储热室内壁3固定连接，支撑架5上放置有金属管道4，金属管道4采用耐高温耐腐蚀合 金(如1Crl8Ni9Ti或GH3044;因为金属的热传导率高，从而提高了储热室内的热交换效率)， 金属管道4为S型(可以减少封装次数)，金属管道4内封装有蓄热材料(粉末状)；储热空间 内的传热介质为气体(空气、氮气等气体)。气体的热传导性虽然不好，但是它的工作范围大，操作简单、无毒性，不仅能和蒸汽驱 动的汽轮机，还可以直接利用高温空气驱动燃气轮机，效率更高。保温材料2可以采用硅酸铝耐火纤维或硅酸铝耐火纤维与矿渣棉板组合保温材料。蓄热材料(或称储热材料)可以采用金属、合金、熔融盐或Na2C03/MgO复合相变材料等。 如铝合金材料，包括A1-Cu、 Al-Mg、 Al-Si系合金；分别为含Cu20。/。 6r/。的Al-Cu合金(Cu 的质量百分含量为20% 61%),含Vlgl6呢 55。/。的A1-Mg合金、含Si3鬼 26X的A1-Si合金，以及 Al-x%Si-y%Cu(6<x<27, y<5)、 Al-x%Cu-y%Mg (35<x〈50， 10<y<35)、 Ah%Si-y%Mg (x〈20, y〈40) 三元合金。以铝合金作为相变蓄热材料为例，使用时，先将铝合金粉木装入金属管道4内，再进行 封装，注意不能完全装满，因为蓄热材料熔化时会发生一定的热膨胀。然后打开储热室门8 即可将金属管道4放入储热空间(储热室内)固定，最后关上储热室门8。太阳能蓄热装置蓄热时，将经过太阳能加热的高温空气从进气管导入储热空间，通过高 温空气加热金属管道4内的蓄热材料，当铝合金熔化前将以显热的方式储热，当温度达到其 熔点时铝合金开始熔化并以相变潜热的方式存储热量。由于金属具有很大的储能密度，因此整个装置内可以存储大量热能，而且金属导热系数大，在熔化和凝固的过程中具有较快的传 热效率。高温空气具有很小的密度，当它进入储热空间后有上浮的趋势，因此需要依靠储热 空间的压力将其赶出，从而与层层蓄热材料充分接触，增加了空气与蓄热材料之间的热交换， 提高了装置的效率。当太阳能减弱或者需要利用热能时，通过出气管输入冷空气进入储热室， 由于蓄热材料处于高温熔融状态，因此蓄热材料将通过热交换放出相变潜热加热空气从而使 热能得以释放和利用，当液态相变蓄热材料冷却至相变温度时，液态相变蓄热材料结晶成为 固态，同时放出相变潜热。并且相变蓄热材料的这种蓄一放热过程可循环利用千次以上。
权利要求
1.一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置，其特征在于它包括储热室壳体、保温材料(2)、金属管道(4)、支撑架(5)、进气管(6)、出气管(7)、储热室门(8)；储热室壳体由储热室外壁(1)和储热室内壁(3)组成，储热室外壁(1)与储热室内壁(3)之间围成密封的保温腔，保温腔内填充有保温材料(2)，储热室门(8)的一端与储热室壳体铰接，储热室门(8)关闭时，储热室门(8)与储热室内壁(3)围成密封的储热空间；进气管(6)与出气管(7)非对称设置在储热室壳体上，进气管(6)、出气管(7)分别与储热空间相通；储热空间内至少设有一层支撑架(5)，支撑架(5)与储热室内壁(3)固定连接，支撑架(5)上放置有金属管道(4)，金属管道(4)内封装有蓄热材料；储热空间内的传热介质为气体。
2. 根据权利要求l所述的一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置，其特征在于 储热室外壁(1)和储热室内壁(3)采用耐高温的钢板制成。
3. 根据权利要求l所述的一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置，其特征在于进气管(6)位于储热室壳体的一侧，出气管(7)位于储热室壳体的另一侧，进气管(6) 与出气管(7)位于不同的高度上。
4. 根据权利要求l所述的一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置，其特征在于 金属管道(4)采用耐高温耐腐蚀合金。
5. 根据权利要求l所述的一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置，其特征在于 金属管道(4)为S型。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能蓄热装置。一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置，其特征在于它包括储热室壳体、保温材料(2)、金属管道(4)、支撑架(5)、进气管(6)、出气管(7)、储热室门(8)；储热室壳体由储热室外壁(1)和储热室内壁(3)组成，储热室门(8)与储热室内壁(3)围成密封的储热空间；进气管(6)与出气管(7)非对称设置在储热室壳体上，进气管(6)、出气管(7)分别与储热空间相通；储热空间内至少设有一层支撑架(5)，支撑架(5)与储热室内壁(3)固定连接，支撑架(5)上放置有金属管道(4)，金属管道(4)内封装有蓄热材料；储热空间内的传热介质为气体。该蓄热装置结构简单、效率高，适用于以气体作为传热介质。
文档编号F28D20/00GK101226035SQ20081004681
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月29日 优先权日2008年1月29日
发明者何黎明, 吴兴文, 文 熊, 程晓敏 申请人:武汉理工大学