一种毛细管网相变热电池的制作方法

文档序号:9450370阅读:319来源:国知局
一种毛细管网相变热电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热电池,尤其是涉及一种毛细管网相变热电池。
【背景技术】
[0002]热电池,即将热栗双模式运行的制冷制热的能量储存起来以满足建筑和工业间歇性热水空调的需要,由丹麦Aalborg大学、美国加州大学和美国普渡大学的科学家于2012年共同提出。热栗热电池能提高间歇性可再生能源在能源系统中的占用率,有助于解决能源匮乏、大气污染和全球变暖日愈严重的世界问题。
[0003]目前国际上正在研制的热栗热电池,然而这种热栗热电池的热栗系统和储能装置相分离,体积大,储能过程中,随着储能罐内流体温度逐时变化,系统效率COP迅速下降。例如申请号为201510028057.7的中国专利公开了一种喷射式热栗热电池,包括压缩机、冷凝储热单元、喷射器、气液分离器、蒸发储冷单元和控制单元,所述冷凝储热单元包括冷凝器、储热罐和储热罐循环水栗,储热罐输出端通过储热罐循环水栗与冷凝器连接,蒸发储冷单元包括蒸发器、储冷罐和储冷罐循环水栗,储冷罐输出端通过储冷罐循环水栗与蒸发器连接,该热电池用可调式喷射器替代传统节流阀,采用变频压缩机,储能过程中根据储能罐内流体温度瞬时变化通过调节喷射器、压缩机频率和循环栗流速实时优化控制热栗热电池系统。然而该热电池的储能罐和水栗、蒸发/冷凝器相分离,热电池体积大、储热效率仍需提尚O
[0004]另外,现有热电池通常采用显热储能,即通过加热陶瓷蜂窝体、硅质等热容大的介质,使其温度升高而储存能量而且显热式储能材料储能密度小、储热和释热不能恒温,同样存在效率低的不足。

【发明内容】

[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、储能释能效率高的毛细管网相变热电池。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]一种毛细管网相变热电池,用于储热和储冷,其特征在于,包括压缩机、储热罐、喷射器、气液分离器、储冷罐、储热毛细管网和储冷毛细管网,所述的压缩机、储热罐、喷射器、气液分离器、压缩机依次连接形成循环,所述的储冷罐一端与喷射器连接,另一端与气液分尚器连接,所述的储热毛细管网分布在储热罐内部并与压缩机和喷射器分别连接,所述的储冷毛细管网分布在储冷罐内部并与气液分尚器和喷射器分别连接。
[0008]所述的喷射器包括引射腔、被引射腔、混合腔和扩散腔,所述的引射腔分别与储热罐和混合腔连接,所述的被引射腔分别与储冷罐和混合腔连接,所述的混合腔与扩散腔连接,所述的扩散腔与气液分离器连接。
[0009]该毛细管网相变热电池还包括导热性能强的释热毛细管网和释冷毛细管网,所述的释热毛细管网分布在储热罐内部,且与储热毛细管网交错,所述的释冷毛细管网分布在储冷罐内部,且与储冷毛细管网交错,该结构使储能和释能可以同时进行,且互相增强相变储能材料导热率。所述的释热毛细管网和释冷毛细管网均设有与外界连通的进口和出口。
[0010]所述的储热罐为冷却/冷凝式相变储热罐,采用被动式冷却/冷凝技术,即储能过程中储热毛细管网入口温度非恒定,保持相变材料的相变温度低于相变材料温度,且相变材料温度低于储热毛细管网入口最低温度,从而实现被动冷却/冷凝过程。
[0011]所述的储冷罐为蒸发式相变储热罐,采用被动式蒸发技术,即储能过程中储冷毛细管网入口温度非恒定,保持相变材料的相变温度高于相变材料温度,且相变材料温度高于储冷毛细管网入口最高温度,从而实现被动蒸发过程。
[0012]所述的喷射器为可调式喷射器,储能过程中,其引射腔和被引射腔的喉部面积大小可以根据热电池瞬时性能实时调节,从而调节引射和被引射工质的压力和流量,从而实现总储能效率最大化。
[0013]所述的压缩机为双级变频压缩机。
[0014]储能过程:从压缩机出来的高温高压工质流经储热罐中的储热毛细管网,将热量传递储存到相变材料中,高压冷却的工质从储热罐流出,进入喷射器的引射腔,将从储冷罐流出的低压工质引射到喷射器的被引射腔,两股流体共同进入喷射器的混合腔内充分混合后,流入扩散腔,再流入气液分离器,进行气液分离后的气体进入压缩机,而液体进入储冷罐并流经储冷毛细管网蒸发、冷却相变材料并储存冷量。
[0015]释能过程:释能工质流经释热毛细管网,与储热罐相变材料进行能量交换,将热量送往热用户;释能工质流经释冷毛细管网,与储冷罐相变材料进行能量交换,将冷量送往冷用户。
[0016]与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0017](I)热电池中,将原有分离的冷却/冷凝器和储热罐整合为一体,将原有分离的蒸发器和储冷罐整合为一体,并将常用的换热管道改成导热性能强的毛细管网,毛细管网具有换热面积大、换热效率高、结构紧凑和流动阻力小等优点,使得热电池结构紧凑,减少能量损失,提尚储能效率。
[0018](2)释热毛细管网与储热毛细管网交错,释冷毛细管网与储冷毛细管网交错,该结构使储能和释能可以同时进行,互相增强相变储能材料导热率,储热罐和储冷罐进出口载热流体温差实现最大化,从而加快储能速度,节约时间成本的同时,提高换热效率。
[0019](3)储热罐和储冷罐采用相变材料作为储能材料,储能密度比显热材料至少高一个数量级,能在恒温条件下吸收或释放大量的热能,稳定性好,效率高。
[0020](4)采用可调式喷射器替代节流阀,可以实时优化储热性能,灵活调节储冷储热量比例。
[0021 ] (5)变频压缩机可以根据储能罐性能变化实时优化循环系统效率和储能效率。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的结构示意图;
[0023]附图标记:1为压缩机,2为储热罐,3为喷射器,4为气液分离器,5为储冷罐,6为储热毛细管网,7为释热毛细管网,8为引射腔,9为被引射腔,10为混合腔,11为扩散腔,12为储冷毛细管网,13为释冷毛细管网。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0025]实施例
[0026]一种毛细管网相变热电池,用于储热和储冷,包括压缩机1、储热罐2、喷射器3、气液分离器4、储冷罐5、储热毛细管网6和储冷毛细管网12,所述的压缩机1、储热罐2、喷射器3、气液分离器4、压缩机I依次连接形成循环,所述的储冷罐5 —端与喷射器3连接,另一端与气液分尚器4连接,所述的储热毛细管网6分布在储热罐2内部并与压缩机I和喷射器3分别连接,所述的储冷毛细管网12分布在储冷罐5内部并与气液分尚
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