一种热桥式蓄能器的制作方法

本实用新型涉及蓄能器
技术领域：
，特别是涉及一种热桥式蓄能器。
背景技术：
：目前，随着人们环保意识的增强，为了减少碳排放量，太阳能的储存与利用，工业废热的开发利用，空气能的开发利用，错峰用电方式的出现，对蓄能器的需求越来越凸显出来，对蓄能器的储能、释能效率的要求也越来越高。因此，希望有一种蓄能器来提高储能与释能效率。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种热桥式温蓄能器来来提高储能与释能效率。为实现上述目的，本实用新型提供一种热桥式蓄能器。所述热桥式蓄能器包括：壳体；以及相变蓄能单元，其设置在所述壳体内，包括热桥结构和容纳在所述热桥结构内的相变储热材料。优选地，所述热桥结构是由导热材料制成的网状结构集成体，其孔隙尺寸在纳米级至毫米级范围。优选地，所述热桥式蓄能器进一步包括用于所述相变蓄能单元的蓄能与释能的第一热交换通道和第二热交换通道，所述第一热交换通道和所述第二热交换通道贯穿所述相变蓄能单元。优选地，所述热桥式蓄能器进一步包括微分换热器，所述微分换热器由所述相变蓄能单元包覆，且所述第一热交换通道和第二热交换通道贯穿所述微分换热器。优选地，在所述微分换热器内，所述第一热交换通道和第二热交换通道为多个微分流道，每个微分流道的当量直径在0.5mm至1.2mm的范围内，壁厚在0.1mm至0.5mm的范围内。优选地，所述微分换热器的外表面设置有翅片，且所述翅片接触所述相变储热材料和/或所述热桥结构。优选地，所述相变储热材料为膨胀石墨和/或石墨烯。优选地，在所述壳体和所述相变蓄能单元之间设置两个隔热层，其中，临近所述相变蓄能单元的隔热层为聚氨酯发泡层，且所述聚氨酯发泡层的厚度在0.1-20mm的范围内。优选地，在所述壳体和所述相变蓄能单元之间设置两个隔热层，其中，临近所述相变蓄能单元的隔热层为气凝胶层，且所述气凝胶层的厚度在0.1-20mm的范围内。优选地，在第一热交换通道和第二热交换通道的入口和出口处设置有温度传感器。本实用新型的热桥式蓄能器中采用相变蓄能单元能够提高储能与释能效率。附图说明图1是根据本实用新型一实施例的热桥式蓄能器的示意图。图2是根据本实用新型另一实施例的热桥式蓄能器的示意图。附图标记：1壳体4第二热交换通道2隔热层5微分换热器3第一热交换通道6相变蓄能单元具体实施方式在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。图1是根据本实用新型一实施例的热桥式蓄能器的示意图。图2是根据本实用新型另一实施例的热桥式蓄能器的示意图。在图1和图2所示的实施例中，热桥式蓄能器包括壳体1、相变蓄能单元6、第一热交换通道3、第二热交换通道4以及微分换热器5。如图所示，壳体1大致为长方体，也可以采用其他适当的形状。壳体1可以采用金属板材冲压成型，也可以采用塑料注塑成型。有力的是，壳体1由两个构件拼合而成。在壳体1上提供输液泵、储液罐、阀门、各接口的安装位置，包括多个蓄能器的相互拼装、连接接口及安装位置等。相变蓄能单元6设置在壳体1内。相变蓄能单元6包括热桥结构和容纳在热桥结构内的相变储热材料。相变蓄能单元6的形状大体为充满相变材料的长方体，外层为所述的热桥结构和相变储热材料，在热桥结构和相变储热材料之内设置微分换热器5，微分换热器5为过程强化功能的微分换热器5，对换热过程进行强化。相变储热材料(即微分蓄能材料)由高相变潜热的有机或无机材料与高导热系数的热桥材料(有机物或无机物)组成，以提高其在蓄能与释能的效率能量传导。通过热桥材料迅速抵达远离能量源头的部位，最大限度降低相变材料在相变过程中，固液界面的接触面积过小，材料本身的导热系数低下，导致的相变材料传热效率低下的问题。需要指出的是。相变储热材料的相变温度也就是蓄能温度是根据需要选择或配制相变材料来获得的，相变温度决定了热桥材料、微分换热器5、隔热层2以及壳体1的材料选择。优选地，所述相变储热材料为膨胀石墨和/或石墨烯。例如，采用石墨烯作为热桥结构，而采用膨胀石墨作为相变储热材料。热桥结构是由导热材料制成的网状结构集成体，其孔隙尺寸在纳米级至毫米级范围。例如，空隙尺寸在1纳米至10毫米的范围内，更具体地，例如设置在5纳米至1毫米的范围内。孔隙尺寸在纳米级范围的微观形态，宏观上看类似海绵体的构造。热桥结构中的孔隙饱满吸附并保持住液态温度时的相变材料，使相变材料在其液态时难于形成流动并渗出。如此，可以将相变材料微分成类似细胞单元的存在形态，在蓄能和释能状态下，迅速地达成高效的热量交换，同时在有部分细胞单元中的相变材料相变转化时，不影响其他细胞内的相变材料进行换热的完成。第一热交换通道3和第二热交换通道4用于相变蓄能单元6蓄能与释能。第一热交换通道3和第二热交换通道4贯穿相变蓄能单元6。例如，第一热交换通道3用于相变蓄能单元6的蓄能，即将热量传输至相变蓄能单元。第二热交换通道4用于相变蓄能单元6的释能，即从相变蓄能单元汲取热能。可以理解的是，第一换热通道3包括入口和出口，第二换热通道4也包括入口和出口。在图1所示的实施例中，第一热交换通道3的入口的出口的方向(即入口和出口处工质的流动方向)大体上是相同的。第二热交换通道4的入口和出口的方向大体上也是相同的。有利的是，在相变蓄能单元6内，第一热交换通道3和第二热交换通道4相互交叉设置，如图1所示。更有利的是，第一热交换通道3的入口和第二热交换通道4的出口位于壳体1的同一侧；第一热交换通道3的出口和第二热交换通道4的入口位于壳体1的同一侧。从而，更有利于热量的交换及温度的均衡。在图2所示的实施例中，第一热交换通道3的入口的出口的方向大体上是相反的。第二热交换通道4的入口和出口的方向大体上也是相反的。此外，第一热交换通道3的入口的出口、以及第二热交换通道4的入口和出口，都设置在壳体1的同一侧。这有利于简化壳体的结构，且有利于整个蓄能器的安装与调试。与图1所示的实施例相似，第一热交换通道3和第二热交换通道4在相变蓄能单元6内也是相互交叉设置，这有利于热量的交换及温度的均衡。在一个优选的实施例中，在第一热交换通道3和第二热交换通道4内设置的换热工质为含有石墨烯的特制液体。石墨烯的混合液体是一种导热系数高、膨胀系数小、粘度低、无腐蚀性、难于分解的、对环境友好的且熔点低于-50℃的液体工质，能够携带的热量迅速传导，并保证热桥式蓄能器的长久使用寿命。在第一热交换通道3和第二热交换通道4的入口和出口处设置有温度传感器，一共设置四个温度传感器。从而能够方便地检测蓄能量的温度变化、能量泄露情况、以及与蓄能器的外部温差，为蓄能和释能提供智能控制的依据。需要指出的是，在蓄能器内部也可以设置有温度传感器。例如在相变蓄能单元6内埋设温度传感器，以检测设定部位的热桥结构或相变储热材料的温度。还可以在微分散热器处设置温度传感器。参见图1，微分换热器5由相变蓄能单元6包覆，且第一热交换通道3和第二热交换通道4贯穿微分换热器5。实质上，微分换热器5形成第一热交换通道3和第二热交换通道4的一部分。在微分换热器5内设置有多个微分流道。一部分微分流道的两端串联连接在第一热交换通道3中，另一部分微分流道的两端串联连接在第二热交换通道4中。微分换热器5用于蓄能和释能能量交换，微分换热器5的工作原理是，将微分换热器5两侧的换热介质，人为地微分成微小的介质单元，以最大限度地将两侧的流体控制在层流区间，保持流体换热的最高效率。如前所述，在微分换热器5内，第一热交换通道3和第二热交换通道4为多个微分流道。有利的是，每个微分流道的当量直径在0.5mm至1.2mm的范围内，壁厚在0.1mm至0.5mm的范围内。在一个优选的实施例中，每个微分流道的当量直径设置为0.8mm。在一个优选的实施例中，第一热交换通道3的微分流道和第二热交换通道4的微分流道分层交替设置，以利于热交换，实现温度的均衡化。微分换热器5的外表面设置有翅片，且翅片接触相变储热材料所和/或所述热桥结构。由于翅片为导热性较强的金属片，能够有效增大换热表面积，从而提高换热效率。在图1所示的实施例中，在壳体1和相变蓄能单元6之间设置两个隔热层2。其中，临近相变蓄能单元6的隔热层2为第一隔热层，第一隔热层为聚氨酯发泡层，且聚氨酯发泡层的厚度在0.1-20mm的范围内。聚氨酯发泡层的材料为聚氨酯发泡，聚氨酯发泡能够起到对蓄能材料限位密封、隔热的目的。临近壳体1的隔热层第二隔热层，第二隔热层可以选择低廉、高效的绝缘材料，以进行终极隔热，从而最大限度地保存热桥式蓄能器所获得的能量。在另一实施例中，在壳体1和相变蓄能单元6之间设置两个隔热层2。其中，临近相变蓄能单元6的隔热层2为气凝胶层，且气凝胶层的厚度在0.1-20mm的范围内。气凝胶层的材料为气凝胶(纳米多孔气凝胶)，气凝胶是一种分散介质为气体的凝胶材料,是由胶体粒子或高聚物分子相互聚积构成的一种具有网络结构的纳米多孔性固体材料。该材料中孔隙的大小在纳米数量级，其空洞率高达80-99.8％，孔洞的典型尺寸为1-100纳米，而密度可低达3kg/m3，室温导热系数可低达0.012W/(m·K)。正是由于这些特点使气凝胶材料在航空航天、船舶、建筑、新能源、石油化工、服装、催化剂、电化学等方面有很广阔的应用潜力。按照气凝胶成分划分气凝胶可以分为氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化铝气凝胶和炭气凝胶等。其中氧化硅气凝胶使用温度可达600℃,氧化锆气凝胶使用温度可达1300℃,炭气凝胶使用温度高达2000℃。此外，本实用新型的蓄能器设置有工质缓冲罐，用于收集工质中混入的空气，以免其进入换热器造成换热效率急剧下降。同时，工质缓冲罐存储一定量的工质，补充工质在一些不可预见的情况下的微小损失。本实用新型的热桥式蓄能器中的相变蓄能单元设置在壳体内，包括热桥结构和容纳在热桥结构内的相变储热材料，使热桥式蓄能器能够提高储能与释能效率。本实用新型的蓄能器在蓄能量，蓄能效率(单位流量、时间的蓄能量)，蓄能温度，释能效率(单位流量、时间的能量释放量)，以及保温时间和蓄能器的免维护周期和寿命等方面都有较好的改善。最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页1 2 3