一种化学能储热装置的制作方法

1.本实用新型涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种化学能储热装置。


背景技术：

2.相变材料是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。如水合盐，水合盐吸收水形成结晶水合盐并放热，结晶水合盐失去接近水溶解吸热。结晶水合盐相变材料具有导热系数大、单位蓄热密度高的优点。
3.相变储能装置是利用相变储能材料热焓值高、储能密度大的优点，将电能或热能储存在相变储能设备的相变储能材料中，需要时再从相变储能材料中置换出来，有效提高热能的利用效率，缓解用电高峰压力，实现削峰填谷。
4.现有的相变储能装置，如cn210741202u公开的一种带冷凝回流结构的相变储能装置中，相变储能材料吸热产生的水蒸气存在于冷凝回流结构中，难以长期保存，存在设计缺陷。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种化学能储热装置，用以解决现有技术中相变储能装置产生的水蒸气长期保存较为困难的技术问题。
6.本实用新型提供一种化学能储热装置，该化学能储热装置包括：储热反应单元、储液单元、加热单元、冷凝单元以及循环管道，储热反应单元内部具有相变材料，加热单元供于加热相变材料以产生气态水，循环管道包括第一管道和第二管道，第一管道连通储热反应单元和储液单元供于向储液单元输送气态水，冷凝单元布置于第一管道上供以将气态水冷凝成液态水，第二管道连通储热反应单元和储液单元供以向相变材料输送液态水。
7.进一步的，加热单元布置于第二管道上，循环管道内填充有导热介质，加热单元通过导热介质加热相变材料。
8.进一步的，还包括布置于循环管道上的驱动单元，驱动单元供以驱动导热介质在第一管道内从储热反应单元朝向储液单元运动以及在第二管道内从储液单元朝向储热反应单元运动。
9.进一步的，驱动单元布置于第二管道。
10.进一步的，还包括气化单元，储液单元通过气化单元连通第二管道，气化单元供以将储液单元里的液态水转变为气态水并通入至第二管道内。
11.进一步的，气化单元为加湿器。
12.进一步的，冷凝单元包括热交换部以及连通热交换部的进液管和出液管，热交换部贴靠第一管道布置供以进行热交换。
13.进一步的，热交换部包括多根换热管，换热管两端共同连通进液管和出液管，换热管分别贴靠第一管道布置。
14.进一步的，还包括包覆于储热反应单元、储液单元、加热单元、冷凝单元以及循环
管道外的保温层。
15.进一步的，相变材料为水合盐或碱类物质。
16.与现有技术相比，本实用新型提供的化学能储热装置具有储液单元，相变材料吸热产生的水蒸气经过冷凝单元形成液态水后进入储液单元内储存，相较于气态水，液态水能够很容易地长期储存，而在需要的时候与相变材料反应放出热量，使用时所受的限制更少。
17.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如下。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1为本实用新型提供的化学能储热装置的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
21.请参见图1，本化学能储热装置包括储热反应单元1、加热单元2、循环管道3、储液单元4以及冷凝单元5。
22.储热反应单元1为用于存储和释放热量的设备，储热反应单元1内部具有相变材料11，相变材料11是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。与水接触能够反应形成结晶水合物并释放热量，在被加热时吸收热量结晶水合物会分解。
23.加热单元2用于加热储热反应单元1内的相变材料11以产生气态水，将热量储存于相变材料11中。
24.循环管道3包括第一管道31和第二管道32，第一管道31和第二管道32两端均连通储热反应单元1和储液单元4，并与储热反应单元1、储液单元4一起形成一闭合回路。
25.相变材料11被加热单元2加热后产生的气态水通过第一管道31向储液单元4运动，在第一管道31上设置有冷凝单元5，用以将冷凝第一管道31内的气态水冷凝成液态水并流入储液单元4内。
26.储液单元4为一用于储存液态水的容器，还通过第二管道32连通储热反应单元1，当需要能量时，将水导向储热反应单元1,使相变材料11与水反应释放热量。
27.很容易想到，可以在第一管道31和第二管道32上设置阀门、泵机等装置来控制水的流动状态，使储热反应单元1产生的气态水只通过第一管道31，使储液单元4的水只通过第二管道32进入到储热反应单元1内与相变材料11反应放热。
28.通过将储存热量时产生的水蒸气冷凝成液态水并储存于储液单元4内，当需要热量时再从储液单元4输送至储热反应单元1内与相变材料11反应产生热量。相较于水蒸气，
液态水具有易于长期储存的特点，能够很容易地长期储存于储液单元4内，并在需要时能够方便地随时取用。使用时更加灵活，所受限制更少。
29.在本实施例中，储热反应单元1内部具有容纳腔，容纳腔内设置有隔板并形成多个通道，隔板上放置有相变材料11。通道两端分别连通第一管道31和第二管道32，以形成一个顺畅的流通通道。
30.这样的布置方式增大了相变材料11与外部的接触面积，使相变材料11受热时产生的水蒸气能够迅速进入通道内并从第一管道31排出；从第二管道32通入的水也能够分别进入各个通道内，分别与各个通道内的相变材料11反应，产生的热量也能够迅速进入通道内并从第一管道31内排出，避免出现排热不畅导致相变材料11内部温度过高的情况。
31.在其他实施例中，储热反应单元1内部还可以设计成别的结构形式，如并排布置的多根管状结构、蜂窝状结构等等，只要能够增大相变材料11的接触面积，提高吸热放热速率即可。
32.相变材料11可以采用水合盐或碱类物质，其作用原理为：在受热时水合盐失去结晶水变成无水盐，无水盐遇水可形成水合盐并放热。湿的碱类物质受热从离子态转变为分子态，水以水蒸气的形式蒸发，干的碱类物质遇水溶解并电离成离子态，放出热量。
33.加热单元2用于加热相变材料11，在本实施例中，加热单元2布置于第二管道32上，循环管道3内填充有导热介质，加热单元2通过导热介质加热相变材料11。
34.加热单元2可以采用电热设备、半导体加热设备、热管导热设备等常见的加热设备，只要能加热导热介质即可。导热介质一般采用空气，可以采用其他不与相变材料11反应的气体。
35.冷凝单元5包括热交换部51以及连通热交换部51的进液管52和出液管53，热交换部51贴靠第一管道31布置供以进行热交换。在本实施例中，热交换部51包括多根换热管，换热管两端共同连通进液管52和出液管53，换热管分别贴靠第一管道31布置，通过增大与第一管道31的接触面积，来提高换热效率。在其他实施例中，也可以采用其他布置方式如将换热管穿过第一管道31，只要能够增大接触面就能提高换热效率。冷凝单元5内具有用于吸收第一管道31内热量的导热流体，如水、油等，并通过外接泵体驱动导热流体流动，在需要热量时将热量传导出来使用。
36.在本实施例中，循环管道3上还布置有驱动单元6，驱动单元6用于驱动导热介质在循环管道3内循环流动，具体为从储热反应单元1通过第一管道31流向储液单元4，从储液单元4通过第二管道32流回到储热反应单元1内。在这个流动过程中，经过加热单元2加热后的高温导热介质进入到储热反应单元1内与相变材料11接触并加热相变材料11。
37.在本实施例中，驱动单元6位布置于第二管道32上的气泵。在其他实施例中，还可以不设置驱动单元6，而是通过高低落差利用重力来实现流向控制。
38.本化学能储热装置还包括气化单元7，储液单元4通过气化单元7连通第二管道32，气化单元7能够将储液单元4里的液态水转变为气态水并通入至第二管道32内，与导热介质混合后通过驱动单元6输送至储热反应单元1内与相变材料11接触并反应，放出热量。
39.在本实施例中，气化单元7可以采用加湿器，如超声波加湿器或者蒸发型加湿器。由于加湿器一般自带储水容器，在其他实施例中也可以直接将加湿器的储水容器作为储液单元4使用。
40.本储热装置还包括包覆于上述设备如储热反应单元1、加热单元2、循环管道3、储液单元4以及冷凝单元5外的保温层(未图示)。保温层由保温材料如泡沫、隔热毯等构成，用以减少热量的散失以提高能源利用率。
41.本储热装置还包括多个设置于合适位置的温度计、流量计，用于监测本储热装置在使用时各个关键位置的温度和流量。本领域技术人员可以根据需要灵活设置，故不在此赘述。
42.本化学能储热装置在储热时，加热单元2启动而气化单元7停止工作，驱动单元6驱动导热介质在循环管道3内循环，加热单元2加热导热介质，一般加热到120-500℃，导热介质进入到储热反应单元1内与相变材料11接触。相变材料11受热脱水，产生的水蒸气随着导热介质一起进入到第一管道31内，经过冷凝单元5冷凝成液态水并继续通过第一管道31流入到储液单元4内储存起来。水蒸气和导热介质中的热量转移到冷凝单元5内的导热流体中，通过出液管53流出后可以加以利用或进行储存。加热单元2消耗的能量大部分储存于相变材料11中，少部分转移到导热流体内，可用于供暖或用水箱进行储存，便于后续使用。
43.本化学能储热装置在放热是，加热单元2停止工作而气化单元7启动，驱动单元6驱动导热介质在循环管道3内循环。储液单元4内储存的液态水经过气化单元7气化和/或雾化后进入到第二管道32内与导热介质混合后一起通入到储热反应单元1内，并与相变材料11反应放出热量加热导热介质，导热介质在第一管道31内通过冷凝单元5时，将热量转移到导热流体内，导热流体通过出液管53流出后可以用于供暖或供应热水等。
44.本化学能储热装置可以将风力发电、太阳能、潮汐能、水电、低谷电等不连续不稳定的电能通过加热单元2变为热能储存在相变材料11中，然后在需要时稳定输出热能。提高清洁能源的利用率，同时降低热用户用热成本。
45.本实用新型提供的化学能储热装置具有储液单元，相变材料吸热产生的水蒸气经过冷凝单元形成液态水后进入储液单元内储存，相较于气态水，液态水能够很容易地长期储存，而在需要的时候与相变材料反应放出热量，使用时所受的限制更少。
46.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。