专利名称：一种新型相变蓄热器的制作方法
技术领域：
一种新型相变蓄热器技术领域[0001]本专利属于内燃发动机和热能工程设备应用技术领域，特别涉及内燃发动机余热利用与蓄能技术问题。
背景技术：
[0002]汽车作为能源消耗和环境保护重要领域之一，汽车问题备受关注。它不但涉及可持续发展的能量资源，更关系到人类生态和环境。越来越严重的环境污染，迫使人们提出节能减排的低碳经济解决方案。事实上，汽车燃料燃烧所发出的能量的1/3被有效利用，其它的能量被排放到大气中，不仅造成了能源浪费，还带来了巨大环境污染。因此，汽车新能源和节能是一项重要的发展方向，有效利用汽车排放余热是实现汽车节能的一个重要发展主题。汽车余热主要是两种来源，发动机冷却水和排气余热，前者是来至于冷却介质的中低温能量，后者是来至于排出烟气的中高温能量。其中，中低温能量利用采用热存储是最佳的选择方案之一，同时相变蓄能作为高蓄能率的储热形式逐步得到技术应用。相变蓄能以融化吸热和凝结放热达到较大的热量储备能力，并将不连续的、不稳定的热量实时储存，跨时间需要时再释放利用。[0003]利用余热和相变材料储能，将汽车发动机冷却水的热量储存起来，用于冬季启动时预热室内空气、玻璃除霜，提高舒适性和安全性，以及改善冷起动性能。对于电动汽车，可将动力系统余热存储，一方面帮助电池恒温，另一方面帮助冬季预热。余热蓄能是汽车节能和低碳经济的一种利用途径，它不但涉及有利减轻低温启动排放，还有利于提升汽车动力性能。[0004]本专利提出环腔组合式相变蓄热器设计，即相变蓄能体采用薄壁薄层环型腔式独立结构，并可利用不同环腔直径大小组合，达到可变蓄能能力设计；利用环型腔层蓄热体厚度和环腔间距，调整蓄热和放热快慢实时性；利用薄壁腔壳和薄层结构有利适应一定的相变材料热变形，以及增加变形适应能力，提高蓄热器使用寿命。实际上，相变蓄热器已有技术提及和专利产生，并在工程实际中应用。但是，在解决小型紧凑和车用等方面还远远没能是想应用。已有技术提及和专利均没有提到薄壁薄层环型腔式独立结构概念，特别在蓄热能力、释热速率、变形适应性和可变性等方面，避免和克服以往相变蓄热器的局限性。[0005]相变蓄热在内燃发动机和热能工程领域得到研究，也开展了许多实验研究。但是， 这些专利和研究还没有提到利用薄壁薄层环型腔式独立结构，以及其具有的适应性和可变性概念。本专利通过一个诸如内燃发动机实施例的循环水余热利用，设计环腔组合式相变蓄热器，实现内燃发动机和热能工程设备的技术应用和组合精细调整可变性能力。发明内容[0006]本专利设计目的是提供一种新型相变蓄热器，通过引入薄壁薄厚环腔，构造蓄热器传热体，形成更良好的传热能力，使蓄热器体根据蓄热需求实现组合装配，组织旋流，强化传热，促进蓄热和释热速率。[0007]本专利的技术方案是[0008]一种新型相变蓄热器，其特征在于相变蓄能体环型腔式独立结构，相变介质事先封装于腔体内，通过腔体直径和个数组合，达到或大或小蓄热量设计。[0009]所述的一种新型相变蓄热器，其特征在于环腔体采用薄壁结构。[0010]所述的一种新型相变蓄热器，其特征在于利用旋流特征，促进环腔间循环流动介质在环室内的流动换热。[0011]所述的一种新型相变蓄热器，旋流过程是通过循环介质组织环流流经进口旋流导流罩，使流动介质形成旋流。[0012]所述的一种新型相变蓄热器，所述的循环介质组织环流流经的前、后端板和，其筛孔采用与进口旋流导流罩同向斜孔。[0013]本专利不仅可用于内燃发动机余热利用，而且可应用于其它热工装置的余热利用和蓄能利用。
[0014]图1为环腔组合式相变蓄热器结构系统图。[0015]图2为相变介质环腔体示意图。[0016]图3为端板结构示意图。[0017]图中各部件的编号和对应名称如下[0018]图1中1-进口、2-进口旋流导流罩、3-前端板、4-环状腔体、5-前端板、6-出口集流罩、7-出口、8-进口盖板、9-壳体、10-进口盖板。[0019]图2中相变介质环腔体示意图。11-环腔体、12-相变介质蓄能材料。其中，将相变介质充填在环腔体内，形成独立构件，利用端板组合安装成蓄热器本体。[0020]图3中端板结构示意图。13-端板体、14-筛流孔、15-环腔体固定槽。
具体实施方式
[0021]在内燃发动机或热工设备工作过程中，根据气候条件，在冬季低温气候条件下，通过控制阀形成进入环腔组合式相变蓄热器的循环流程，实施余热蓄热和释热利用。在汽车或发动机运行工作工程中，完成蓄能过程，即热态循环介质流体(冷却水)由进口 1进入环腔组合式相变蓄热器，流经进口旋流导流罩2，形成一定的旋流，通过进口端板3进一步旋流和筛流，完成流量均配，循环介质流体分别进入由多个相变介质环状腔体组成的多层环室(环腔间)内，循环介质与相变介质进行换热和蓄热，环状腔体4内的相变介质吸热融化，能量得到存储。热交换后的循环介质流体流经出口端板5，通过出口集流罩6和出口 7 流出蓄热器，完成余热循环流程。[0022]在汽车冷启动前，实施预热的释热过程，即冷态循环介质流体(冷却水)由进口 1 进入环腔组合式相变蓄热器，流经进口旋流导流罩2，形成一定的旋流，通过进口端板3进一步旋流和筛流，完成流量均配，循环介质流体分别进入由多个相变介质环腔体组成的多层环室(环腔间)内，冷态循环介质与相变介质进行换热，环状腔体4内的相变介质凝固放热，能量释放。热交换后的循环介质流体流经出口端板5，通过出口集流罩6和出口 7流出蓄热器，流出蓄热器，完成发动机缸体预热或环境预热。
权利要求1.一种新型相变蓄热器，其特征在于相变蓄能体环型腔式独立结构，相变介质事先封装于腔体内，通过腔体直径和个数组合，达到或大或小蓄热量设计。
2.一种新型相变蓄热器，其特征在于环腔体采用薄壁结构。
3.一种新型相变蓄热器，其特征在于利用旋流特征，促进环腔间循环流动介质在环室内的流动换热。
4.如权利要求3所述的一种新型相变蓄热器，其特征在于，所述的循环介质组织环流流经进口旋流导流罩O)，使流动介质形成旋流。
5.如权利要求3所述的一种新型相变蓄热器，其特征在于，所述的循环介质组织环流流经的前、后端板C3)和(5)，其筛孔采用与进口旋流导流罩O)同向斜孔。
专利摘要本实用新型公开了一种新型相变蓄热器，通过循环介质在蓄热器传热体内蓄热和释热实现发动机缸体或环境预热。系统包括①进口、②进口旋流导流罩、③前端板、④环状腔体、⑤前端板、⑥出口集流罩、⑦出口、⑧进口盖板、⑨壳体、⑩进口盖板。此装置其不仅可用于内燃发动机余热利用，而且可应用于其它热工装置的余热利用和蓄能利用。
文档编号F02G5/00GK202304524SQ20112000297
公开日2012年7月4日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者刘研, 张天时, 王国华, 高淳, 魏强, 黄成海 申请人:吉林大学