一种磁控翅片自适应布置的相变储热装置

1.本实用新型属于相变储能技术技术领域，尤其涉及一种磁控翅片自适应布置的相变储热装置。


背景技术：

2.热储能技术是以储热材料为媒介，将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等或者将电能转换为热能储存起来，在需要的时候释放，以解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率。相比于显热储热技术，潜热储热具有单位体积储热密度大的优点，且在相变温度范围内具有较大能量的吸收和释放，存储和释放温度范围窄，有利于充热放热过程的温度稳定。然而，相变材料的导热系数往往较低，成为制约蓄热器传热性能的关键问题。
3.翅片作为强化传热最基本以及最常见的手段，具有制造成本低，使用方便，强化效果明显等优点。对于垂直式双管式相变蓄热器，流体在内管流动，环形空间填充相变材料。储热时，热流体自上而下进入内管，在进口处热流体与相变材料的温差大，熔化速率高，而随着热量的释放，热流体与下部相变材料间的温差减小，熔化速率降低。在储热过程中，采用下密上疏的环形翅片布置能够强化熔化速率。在放热时，冷体自下而上进入内管，应采用下疏上密的环形翅片布置。但是，一个完整的循环包括储热与放热过程，翅片布置应该能够同时强化储热和放热性能。然而储热和放热性能最佳时对应的翅片布置形式是矛盾的，因此有必要采用新技术实现翅片布置的自适应调节。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种磁控翅片自适应布置的相变储热装置，翅片在磁场作用下沿指定长度导槽移动到指定位置，在储热过程时翅片布置为上疏下密设计，在放热过程时翅片布置为上密下疏设计，使得该装置具有最佳的储热与放热性能，显著降低储放热周期。
5.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种磁控翅片自适应布置的相变储热装置，包括壳体，壳体内设有相变材料，所述壳体中心设有基管，基管外从上至下设有多个环形翅片，基管两端伸出壳体设置，所述基管上位于壳体内部的部分侧壁上对称的设有条状卡槽，所述环形翅片内边缘设有两个对称的凸块，环形翅片通过凸块与条状卡槽滑动卡接，所述壳体顶部和底部分别设有一块环形电磁铁，所述环形电磁铁套设于基管外，每块环形电磁铁通过导线与电源联通，具体使用储热时，管内热流体自上而下流动，仅装置底部电磁铁通电，在磁力吸引下翅片不断向底部移动，呈下密上疏布置，加快相变材料的熔化；放热时，管内热流体自下而上流动，仅装置顶部电磁铁通电，翅片在磁力吸引下沿槽道移动，呈上密下疏布置，促进相变材料的凝固。
7.进一步的，所述条状卡槽沿着基管从上至下设有多条，每个条状卡槽相互断开不连通。
8.进一步的，所述条状卡槽沿着基管从上至下设有六条，从上至下分别为第一条状卡槽、第二条状卡槽、第三条状卡槽、第四条状卡槽、第五条状卡槽和第六条状卡槽，所述第一条状卡槽长度小于第二条状卡槽长度，第二条状卡槽长度小于第三条状卡槽长度，且第一条状卡槽长度等于第六条状卡槽长度，第二条状卡槽长度等于第五条状卡槽长度，第三条状卡槽长度等于第四条状卡槽长度。
9.进一步的，所述环形翅片材质为铁。
10.本实用新型具有的优点是：
11.1.本实用新型在储热时，翅片布置为上疏下密，热流体自上而下流动，能够充分利用热流体与冷相变材料的传热温差，显著加快相变材料的熔化速率；
12.2.在放热时，利用电磁吸引力翅片布置为上密下疏，冷流体自下而上流动，能够充分利用冷流体与热相变材料的传热温差，显著加快相变材料的凝固速率；
13.3.本实用新型在磁场作用下，翅片可以沿着条状卡槽滑移可以实现翅片布置在储热或放热过程的自动调节，能够显著缩短储放热周期。
附图说明
14.图1是本实用新型磁控相变储热装置的结构示意图。
15.图2是本实用新型储热过程翅片布置示意图。
16.图3是本实用新型放热过程翅片布置示意图。
17.图4是本实用新型中基管的展开图。
18.图5是本实用新型中环形翅片的结构图。
具体实施方式
19.如图所示，一种磁控翅片自适应布置的相变储热装置，包括壳体2，壳体内设有相变材料5，所述壳体2中心设有基管1，基管外从上至下设有多个环形翅片4，基管1两端伸出壳体2设置，所述基管1上位于壳体内部的部分侧壁上对称的设有条状卡槽6，所述条状卡槽6沿着基管从上至下设有多条，每个条状卡槽相互断开不连通，优选的，所述条状卡槽沿着基管从上至下设有六条，从上至下分别为第一条状卡槽61、第二条状卡槽62、第三条状卡槽63、第四条状卡槽64、第五条状卡槽65和第六条状卡槽66，所述第一条状卡槽61长度小于第二条状卡槽62长度，第二条状卡槽62长度小于第三条状卡槽63长度，且第一条状卡槽61长度等于第六条状卡槽66长度，第二条状卡槽62长度等于第五条状卡槽65长度，第三条状卡槽长63度等于第四条状卡槽64长度，所述环形翅片4内边缘设有两个对称的凸块41，环形翅片4通过凸块41与条状卡槽6滑动卡接，所述环形翅片4材质为铁，所述壳体2顶部和底部分别设有一块环形电磁铁3，所述环形电磁铁3套设于基管1外，每块环形电磁铁3通过导线与电源联通，储热时，管内热流体自上而下流动，仅装置底部电磁铁通电，在磁力吸引下翅片不断向底部移动，呈下密上疏布置，加快相变材料的熔化；放热时，管内热流体自下而上流动，仅装置顶部电磁铁通电，翅片在磁力吸引下沿槽道移动，呈上密下疏布置，促进相变材料的凝固。
20.具体使用时，两个电磁铁均不通电，翅片位于上疏下密布置（如图2所示）。打开热流体阀门，热流体自上而下进入基管，相变材料开始熔化，直至相变材料全部为液相，储热
过程结束；使顶部电磁铁3通电，底部电磁铁断电，在磁场的作用下，环形翅片沿槽道分别移动到指定位置，呈上密下疏布置（如图3所示）。关闭热流体阀门，打开冷流体阀门，冷流体自下而上进入基管，放热过程开始。当全部相变材料凝固成固相时，放热过程结束，一个完整的储放热循环结束；在新循环开始时，使顶部电磁铁3断电，底部电磁铁通电，在磁场的作用下，翅片沿槽道向下运动，翅片下表面始终处于熔化前沿，能够显著强化熔化速率。当相变材料全部为液相，储热过程结束；重复以上步骤进行循环蓄放热过程。
21.本实用新型通磁场和槽道的配合，实现了翅片布置形式的自适应调节，显著提升了储热装置的储放热性能。


技术特征：
1.一种磁控翅片自适应布置的相变储热装置，其特征在于：包括壳体，壳体内设有相变材料，所述壳体中心设有基管，基管外从上至下设有多个环形翅片，基管两端伸出壳体设置，所述基管上位于壳体内部的部分侧壁上对称的设有条状卡槽，所述环形翅片内边缘设有两个对称的凸块，环形翅片通过凸块与条状卡槽滑动卡接，所述壳体顶部和底部分别设有一块环形电磁铁，所述环形电磁铁套设于基管外，每块环形电磁铁通过导线与电源联通。2.如权利要求1所述的磁控翅片自适应布置的相变储热装置，其特征在于：所述条状卡槽沿着基管从上至下设有多条，每个条状卡槽相互断开不连通。3.如权利要求2所述的磁控翅片自适应布置的相变储热装置，其特征在于：所述条状卡槽沿着基管从上至下设有六条，从上至下分别为第一条状卡槽、第二条状卡槽、第三条状卡槽、第四条状卡槽、第五条状卡槽和第六条状卡槽，所述第一条状卡槽长度小于第二条状卡槽长度，第二条状卡槽长度小于第三条状卡槽长度，且第一条状卡槽长度等于第六条状卡槽长度，第二条状卡槽长度等于第五条状卡槽长度，第三条状卡槽长度等于第四条状卡槽长度。4.如权利要求3所述的磁控翅片自适应布置的相变储热装置，其特征在于：所述环形翅片材质为铁。

技术总结
本实用新型属于相变储能技术技术领域，尤其涉及一种磁控翅片自适应布置的相变储热装置，包括壳体，壳体内设有相变材料，所述壳体中心设有基管，基管外从上至下设有多个环形翅片，基管两端伸出壳体设置，所述基管上位于壳体内部的部分侧壁上对称的设有条状卡槽，所述环形翅片内边缘设有两个对称的凸块，环形翅片通过凸块与条状卡槽滑动卡接，所述壳体顶部和底部分别设有一块环形电磁铁，所述环形电磁铁套设于基管外，每块环形电磁铁通过导线与电源联通，本实用新型能够实现储热与放热过程的协同强化，显著降低储放热周期。显著降低储放热周期。显著降低储放热周期。


技术研发人员：汤松臻 刘育栋 王惠敏 周俊杰
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/24