一种新型低温蓄热体元件的制作方法

文档序号:9908428阅读:936来源:国知局
一种新型低温蓄热体元件的制作方法
【技术领域】
[000?]本发明属于热能储存领域,尤其涉及一种新型低温(O~250 °C)合金蓄热体元件。
【背景技术】
[0002] 材料蓄热的本质在于它可将一定形式的热量在特定的条件下贮存起来,并能在特 定的条件下加以释放和利用,因此可以实现能量供应与人们需求一致性的目的,并达到节 能降耗的作用。正是这一本质,决定了蓄热材料必须具有可逆性好、贮能密度高、可操作性 强的特点。
[0003] 按蓄热方式划分,蓄热材料一般可分为:
[0004] (1)显热型:显热型的蓄热材料在储存和释放热能时,材料自身只是发生温度的变 化,而不发生其他任何变化。这种蓄热方式的优点是操作简单,成本低,但在释放能量时,其 温度发生连续变化,不能保持恒温,因此无法达到控温的目的,该类材料蓄热密度较低,盛 装容器体积庞大,应用价值不是很高。
[0005] (2)潜热型:潜热型是利用蓄热材料在相变时吸热或放热的现象,来进行热能储存 和温度调节控制,这类材料不仅具有容积蓄热密度大,而且具有设备简单、体积小、设计灵 活、使用方便且易于管理等优点。它在相变蓄热过程中,材料近似恒温,可以此来控制体系 的温度。
[0006] (3)化学反应型:化学反应型蓄热材料是利用可逆化学反应通过热能和化学能的 转换进行蓄热的。它是一种高能量密度的储存方式,但它在使用时存在技术复杂、一次性投 资大及整体效率不高等缺点,从而限制了它的发展。
[0007] (4)吸附蓄热型:吸附蓄热是一种新型蓄热技术,研究起步较晚,是利用吸附工质 来对吸附/解吸循环过程中伴随发生的热效应进行热量的储存和转化。吸附蓄热材料由于 具有蓄热密度高、蓄热过程无热量损失等优点。并且吸附蓄热材料无毒无污染,已成为一个 研究热点,但由于吸附蓄热材料通常为多孔材料,传热性质性能较差,而且吸附蓄热较为复 杂,这些问题需要进一步研究后,才能在工业领域大规模应用。
[0008]在以上几类蓄热材料中,潜热型最具有发展前途,也是目前应用最多和最重要的 蓄热方式,是当今蓄热材料研究和应用的主流。
[0009] 物质由固态转变为液态,由液态转变为气态,或由固态直接转变为气态(升华)时, 则将释放相变热,这是潜热型蓄热运用的基本原理。潜热型蓄热按照相变的方式一般分为4 类:固-固相变、固-液相变、固-气相变及液-气相变。由于固-气相变和液-气相变材料相变 时体积变化太大,使用时需要很多的复杂装置,因此尽管它们有很大的相变潜热,但在实际 应用中很少被采用。固一固相变的潜热小,体积变化也小,其最大优点是相变后不生成液 相,对容器的要求不高,由于这种独特的优点,固一固相变材料越来越受到人们的重视,但 目前还处在探索阶段。综上所述,固-液相变是目前蓄热材料中研究的重点。
[0010] 固-液相变材料是指在温度高于相变点时物相由固相变为液相,吸收热量,当温度 下降时物相又由液相变为固相,放出热量的一类相变材料。按使用温度范围分类,可分为高 温蓄热材料和低温蓄热材料。
[0011]低温(〇~250°C之间)相变蓄热技术主要应用于太阳能储存,工业余热回收,电子 器件热管理以及供暖和空调系统等。低温相变蓄热材料主要有无机、有机两类。无机相变材 料主要包括结晶水合盐、碱以及金属或合金。结晶水合盐类是中、低温相变贮能材料中的重 要类型,具有较大的熔解热和固定的熔点。它们具有使用范围广、导热系数大、熔解热较大、 贮热密度大、相变体积变化小、一般呈中性、毒性小及价格便宜等优点。但是,这类材料通常 存在着2个问题,一是过冷现象,促使物质不能及时发生相变,造成结晶点滞后,成核率降 低。二是出现相分离,导致溶解的不均匀性,造成储能能力逐渐下降。目前,很多研究都在致 力于解决这些问题,并取得了 一定的进展。
[0012] 金属与合金作为潜热蓄热介质具有很多优点。它的相变潜热大,而导热系数是其 他相变储能材料的几十倍或几百倍,因此能实现快速的蓄热、放热,且相应的蓄热设备的体 积也小。但是金属相变材料在相变过程中有液相产生,具有一定的流动性,因此必须有容器 盛装。容器材料对金属相变材料来说必须是惰性的,且容器必须密封,以防止泄漏影响环 境,造成对人员的伤害。然而金属或合金蓄热材料通常具有强烈的腐蚀性,或与容器发生反 应,使得很难找到合适的容器材料,这一缺点在很大程度上束缚了金属在实际中的应用。

【发明内容】

[0013] 为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种新型低温(0~250°C)合金 蓄热体元件。通过创新性地合理地蓄热容器材料和合金蓄热材料的选择,开发研究一种新 型的低温合金蓄热体元件,以此实现其在低温蓄热领域的广泛应用。
[0014] 为达到上述目的,本发明是通过以下的技术方案来实现的。
[0015] -种新型低温蓄热体元件,包括蓄热容器和蓄热材料,蓄热容器密封盛装蓄热材 料,所述蓄热材料为合金,所述蓄热容器采用含氟聚合物制成。含氟烷烃聚合物具有优良的 化学稳定性、耐腐蚀性,是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一,除熔融碱金属、三氟化氯、 五氟化氯和液氯外,能耐其它一切化学药品。同时具有密封性和良好的抗老化能力、耐温优 异,能在+250°C至-180°C的温度下长期工作,能作为一个很好的蓄热容器材料来进行使用, 从而克服金属或合金蓄热材料与蓄热容器材料之间的腐蚀或反应问题。
[0016] 进一步地所述蓄热材料为纯锡、锡-铅合金中的一种。上述金属及合金的熔化热 高、导热系数大、膨胀系数低,可作为优选的蓄热物质。
[0017] 进一步地蓄热材料优选锡-铅合金。锡铅合金的熔点为183~250°C,导热系数为37 ~50W/m. K,熔化潜热为25~60kJ/kg,膨胀系数为29~40ym/(mk)。
[0018] 进一步地所述锡-铅合金中锡、铅所占的重量百分比
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