專利名稱：一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)熱裝置，特別涉及一種太陽能光熱利用系統(tǒng)中的儲(chǔ)熱裝置。
背景技術(shù)：
太陽能是比較理想的清潔能源，但利用上卻存在時(shí)效性問題，日照期間所接受的能量超過所需，日落之后卻無法發(fā)揮作用。因而如何把日照時(shí)多余的能量?jī)?chǔ)存起來，以用于日落后系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行，即取有余以補(bǔ)不足，成為實(shí)現(xiàn)太陽能熱利用裝置連續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵問題。現(xiàn)有的太陽能儲(chǔ)存技術(shù)中，有報(bào)道或使用過多種儲(chǔ)熱介質(zhì)。近年有報(bào)道在實(shí)驗(yàn)室中獲得以特定材料作基體支撐的復(fù)合相變材料(定形相變材料)，用以儲(chǔ)存熱量，但其存在導(dǎo)熱系數(shù)低的缺點(diǎn)，而且相變材料在儲(chǔ)熱過程中發(fā)生相變，由于體積的變化，容易發(fā)生漏露的隱患。另外，工業(yè)上也有使用三元鋁合金用以作為相變儲(chǔ)存材料，多次循環(huán)使用對(duì)于儲(chǔ)熱 性能，例如相變儲(chǔ)熱的溫度、壽命等參數(shù)有負(fù)面作用，因?yàn)閮?chǔ)熱材料本身在工作過程中進(jìn)行反復(fù)的固液相變，雜質(zhì)元素將會(huì)影響其使用性能和使用壽命。目前現(xiàn)有的已經(jīng)工業(yè)化的太陽能熱發(fā)電機(jī)組多利用無機(jī)鹽做儲(chǔ)熱材料，但無機(jī)鹽在相變過程中存在過冷和相分離的缺點(diǎn)，影響了儲(chǔ)熱能力，并且其凝固溫度過高，造成夜間為保證其不凝固而進(jìn)行的保溫循環(huán)熱損失較大，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)凝固點(diǎn)后處置困難，存在安全隱患；熔鹽系統(tǒng)管路中使用的泵、閥價(jià)格昂貴且使用壽命也比較短，而且無機(jī)鹽具有毒性，容易泄漏發(fā)生火災(zāi)，且泄漏會(huì)對(duì)環(huán)境造成的污染。固態(tài)儲(chǔ)熱方案有混凝土儲(chǔ)熱，成本較高，導(dǎo)熱系數(shù)較低等等；砂石儲(chǔ)熱，雖然價(jià)格便宜，但導(dǎo)熱率低，換熱困難，不能定型自支撐，影響使用；固體金屬或合金儲(chǔ)熱雖然機(jī)械強(qiáng)度好，導(dǎo)熱率高，但價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種成本低廉、導(dǎo)熱好，熱容大，儲(chǔ)熱性能好，可應(yīng)用于多領(lǐng)域儲(chǔ)熱的固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)和所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)的加工方法。本發(fā)明提供了一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)是由固體儲(chǔ)熱塊和粘接填充材料形成的立體貫通層狀或網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)；所述固體儲(chǔ)熱塊形狀規(guī)則；所述粘結(jié)填充材料具有高導(dǎo)熱率；所述立體貫通層狀或網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)是由粘接填充材料填充固體儲(chǔ)熱塊形成的空隙構(gòu)成。優(yōu)選地，所述固體儲(chǔ)熱塊材質(zhì)為巖石、陶瓷、玻璃、石墨、金屬和混凝土等。優(yōu)選地，所述固體儲(chǔ)熱材料為中空結(jié)構(gòu)，其中所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)布置一定溫度范圍內(nèi)有可相變的填充物質(zhì)。優(yōu)選地，所述填充物質(zhì)為有機(jī)材料，例如浙青、甘油、石蠟中的一種或幾種。優(yōu)選地，所述填充物質(zhì)為低熔點(diǎn)材料，如鉛、錫、鋅、鋁等優(yōu)選地，所述固體儲(chǔ)熱塊的規(guī)則形狀外形為板形、條形、塊形、環(huán)形、棍形等。
優(yōu)選地，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)包含一種或多種形狀或尺寸的固體儲(chǔ)熱塊。優(yōu)選地，所述固體儲(chǔ)熱塊的表面平整，并通過噴砂或腐蝕或霧化等方式獲得外表面的微觀的大表面積。優(yōu)選地，所述固體儲(chǔ)熱塊的表面涂有涂層，例如銅、鋁、鉻、鎳、銀或錫等金屬及合金等高導(dǎo)熱金屬涂層或其它高導(dǎo)熱易粘接涂層，以進(jìn)行的粘結(jié)填充材料的粘接、焊接和熔融浸潤(rùn)，減少空隙，增強(qiáng)導(dǎo)熱效果，提高結(jié)合力。優(yōu)選地，所述涂層采用真空鍍、化學(xué)鍍或噴涂等方式加工，增強(qiáng)滲透性和結(jié)合力，改進(jìn)導(dǎo)熱效果。優(yōu)選地，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置有換熱管道系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述換熱管道為金屬管道系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述部分換熱管道為固體儲(chǔ)熱塊貫通孔洞形成的孔洞換熱通道。優(yōu)選地，所述粘接填充材料為高導(dǎo)熱金屬片材，例如純鋁、鐵、錫、鋅、鉛、銅及其合金片材中的一種或幾種。優(yōu)選地，所述粘結(jié)填充材料包括粘結(jié)劑；所述粘結(jié)劑涂覆于高導(dǎo)熱金屬片材表面或固體儲(chǔ)熱塊表面。優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為低熔點(diǎn)金屬，例如錫、鉛或合金。優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為導(dǎo)熱膠。優(yōu)選地，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)的外部包覆有金屬薄片，減少空氣侵入，延長(zhǎng)使用壽命。進(jìn)一步，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)的外部包覆一定厚度的低導(dǎo)熱率絕熱材料或絕熱結(jié)構(gòu)，減少熱量散失，提高儲(chǔ)熱效能。本發(fā)明還提供一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)的加工方法，包括以下步驟，步驟A，將固體儲(chǔ)熱塊進(jìn)行表面預(yù)處理和鍍膜；步驟B，將粘結(jié)填充材料或固體儲(chǔ)熱塊進(jìn)行粘結(jié)劑或浸潤(rùn)劑涂覆；步驟C，將各固體儲(chǔ)熱塊間隙間布置粘結(jié)填充材料進(jìn)行預(yù)堆積，同時(shí)嵌入布置換熱
管道；步驟D，將布置好的固體儲(chǔ)熱塊、粘接填充片材及換熱管道組合在特定溫度下進(jìn)行粘接或焊接或熔融固化，完成一體化成型。優(yōu)選地，在步驟C結(jié)束后，將一定尺寸的金屬薄片布置于固體儲(chǔ)熱塊的外表，以獲得在固化成型后的固體儲(chǔ)熱塊外部具有金屬保護(hù)層。優(yōu)選地，步驟D在真空環(huán)境中完成，減少氣隙，防止氧化。本發(fā)明所固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于太陽能光熱利用系統(tǒng)。本發(fā)明的固體儲(chǔ)熱介質(zhì)不具有流動(dòng)性，儲(chǔ)熱利用固體顯熱性能儲(chǔ)熱，運(yùn)行安全；整個(gè)固體儲(chǔ)熱塊表面平整且具有微觀大表面積，且致密涂覆有高導(dǎo)熱涂層，能改善與粘接填充材料的粘接焊接性能，獲得良好界面換熱性能。規(guī)則固體儲(chǔ)熱塊按一定規(guī)律堆砌，在三維空間均具有連續(xù)的界面縫隙，可方便有效的布置整體片狀填充材料，且同時(shí)在固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)內(nèi)部嵌入布置換熱管道，通過粘接或焊接或熔融固化使高導(dǎo)熱率金屬片材能有效填充固體儲(chǔ)熱塊的空隙，使之形成均勻地分布于整個(gè)固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)空間內(nèi)立體緊密層狀或網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，大量增強(qiáng)了多界面之間的傳熱，使介質(zhì)整體具有良好的熱導(dǎo)率及整體換熱性能。同時(shí)，相對(duì)于固體儲(chǔ)熱材料的體積或質(zhì)量，粘接填充材料體積或質(zhì)量可以很小，因此成本很低。該固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)采用低成本固體儲(chǔ)熱塊和低體積或質(zhì)量比的粘結(jié)填充材料，總體成本低、導(dǎo)熱好、熱容大，可應(yīng)用于各種儲(chǔ)熱應(yīng)用，特別是太陽能光熱利用系統(tǒng)。


下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，附圖中圖I是本發(fā)明固體儲(chǔ)熱塊整體結(jié)構(gòu)用于高溫的第一實(shí)施例示意圖；圖2是本發(fā)明固體儲(chǔ)熱塊整體結(jié)構(gòu)用于中溫的第二實(shí)施例示意圖；圖3是本發(fā)明固體儲(chǔ)熱塊整體結(jié)構(gòu)用于低溫的第三實(shí)施例示意圖；圖4是本發(fā)明固體儲(chǔ)熱塊整體結(jié)構(gòu)的加工方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖I、圖2和圖3是本發(fā)明的固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I整體結(jié)構(gòu)不同應(yīng)用溫度下的結(jié)構(gòu)實(shí)施例示意圖。如圖所示，固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I由多塊規(guī)則形狀的固體儲(chǔ)熱塊2，優(yōu)選為一種或多種形狀或尺寸的固體儲(chǔ)熱塊2堆砌而成，具體包括固體儲(chǔ)熱塊2和高導(dǎo)熱率的粘結(jié)填充材料3 ;二者整體形成的高熱導(dǎo)儲(chǔ)熱固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I。在固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I內(nèi)部布置有換熱管道4，優(yōu)選為金屬換熱管道4，高導(dǎo)熱粘接填充材料3與換熱管路4緊密良好接觸，比如焊接；如果熱量輸入介質(zhì)為氣態(tài)，例如空氣，換熱管道4的換熱輸入管道4-1可以為固體儲(chǔ)熱塊2開孔貫通的孔洞換熱通道；外部布置保護(hù)固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的金屬薄片5。其中固體儲(chǔ)熱塊2優(yōu)選為巖石、陶瓷、玻璃、石墨、金屬或混凝土等。優(yōu)選地，陶瓷、金屬和混凝土為中空結(jié)構(gòu)，其中中空結(jié)構(gòu)內(nèi)布置有可相變的填充物質(zhì)。優(yōu)選地，填充物質(zhì)為有機(jī)材料，例如浙青、甘油、石蠟中的一種或幾種。優(yōu)選地，固體儲(chǔ)熱塊2的形狀為板形、條形、塊形、環(huán)形、棍形等。優(yōu)選地，固體儲(chǔ)熱塊2的表面平整且具有大的比表面積。優(yōu)選地，固體的表面涂有金屬涂層，例如銅、鋁、鉻、鎳、銀或錫等金屬及合金，方便進(jìn)一步進(jìn)行的粘結(jié)填充材料3結(jié)合的浸潤(rùn)，減少空隙，提高結(jié)合力，增強(qiáng)導(dǎo)熱效果。優(yōu)選地，涂層采用真空鍍、化學(xué)鍍或噴涂等方式加工，增強(qiáng)滲透性和結(jié)合力，改進(jìn)導(dǎo)熱效果。粘結(jié)填充材料3為高導(dǎo)熱率金屬片材，優(yōu)選地，高導(dǎo)熱率金屬片材為純鋁、鐵、錫、鋅、鉛、銅及其合金中的一種或幾種。圖I顯示用于高溫的多層固體儲(chǔ)熱塊2與粘結(jié)填充材料3的交替布置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)單元；高溫固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I中粘結(jié)填充材料3的高導(dǎo)熱率鋁金屬片材在高溫下，例如700°C，熔化成液態(tài)且在浸潤(rùn)劑的添加下浸透進(jìn)入表面已預(yù)涂金屬涂層的固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的空隙，使得固體儲(chǔ)熱塊2同時(shí)與換熱管路緊密相連，熔融固化冷卻后成為整體，優(yōu)選地，該過程在真空環(huán)境下完成，減少氣隙及氧化；具體尺寸，例如為200mmX 200mmX IOOOmm的長(zhǎng)方形石塊，多個(gè)固體儲(chǔ)熱塊2規(guī)則堆砌，具有很少的孔隙率；以防止因?yàn)闇囟茸兓鸬呐蛎洸灰恢虑闆r，粘結(jié)填充材料3在的高導(dǎo)熱率金屬片材的尺寸小于固體儲(chǔ)熱塊2尺寸，例如為200mmX200mmX3mm ;且換熱管道為相互獨(dú)立的兩管道,分別為換熱輸出管道4_1和換熱輸入管道4-2 ;—定間距上焊接置于固體儲(chǔ)熱塊2間隙高導(dǎo)熱率金屬片材。在IOOOmm的長(zhǎng)度上間隔布置5片，整體宏觀上，高導(dǎo)熱率金屬片材總體積為固體儲(chǔ)熱塊2體積的3. 04%，假定高導(dǎo)熱率金屬片材為鋁或鋁合金，因其密度與石塊密度相近，可以總體估算高導(dǎo)熱率金屬片材占總質(zhì)量的4%左右的用量，同時(shí)保證固體儲(chǔ)熱塊2之間的縫隙時(shí)間的導(dǎo)熱能力。圖2顯示用于中溫的多層固體儲(chǔ)熱塊2與粘結(jié)填充材料3橫豎交替布置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)單元，規(guī)則的固體儲(chǔ)熱塊2按不同的方位布置，其較圖I顯示單元更加具有各向同性的導(dǎo)熱率，均溫性能更加優(yōu)良；粘結(jié)填充材料3的高導(dǎo)熱率金屬片材表面涂有低熔點(diǎn)金屬粘結(jié)劑，例如錫層，在中溫下，例如300°C，片材不發(fā)生熔化，而涂覆于其表面之上的低熔點(diǎn)金屬粘結(jié)劑處于熔融狀態(tài)，浸透進(jìn)入固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的空隙內(nèi)，與固體表面預(yù)涂的金屬涂層浸潤(rùn)，使得固體儲(chǔ)熱塊2同時(shí)與換熱管路緊密相連，冷卻后與固體儲(chǔ)熱塊2表面的涂層共同凝固焊接固化形成中溫的儲(chǔ)熱固體結(jié)構(gòu)I整塊；優(yōu)選地，該過程在真空環(huán)境下完成，減少氣隙及氧化；如圖2所示，固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I內(nèi)部布置U型的換熱管道4，分別為換熱輸入管道4-1和換熱輸出管道4-2。 圖3顯示用于低溫的多層圓形的表面平整且具有大表面積的固體儲(chǔ)熱塊2與粘結(jié)填充材料3交替布置第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)單元；固體儲(chǔ)熱塊2表面預(yù)涂高導(dǎo)熱易粘接涂層并可進(jìn)一步預(yù)涂導(dǎo)熱膠，粘結(jié)填充材料3的高導(dǎo)熱率金屬片材表面也可預(yù)涂導(dǎo)熱膠，在低溫下，例如，150°C，導(dǎo)熱膠固化使得固體儲(chǔ)熱塊2與換熱管路緊密相連，完成固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I成型；優(yōu)選地，該過程在真空環(huán)境下完成，減少氣隙及氧化；固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I內(nèi)部布置U型的換熱管道，分別為換熱輸入管道4-1和換熱輸出管道4-2。假定固體儲(chǔ)熱塊2的直徑為
I.5m,高度為50mm，每個(gè)高導(dǎo)熱率金屬片材厚度為3mm，固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的總高度為I. 5m,則高導(dǎo)熱率金屬片材的質(zhì)量占整個(gè)固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的總質(zhì)量的大約為6%;假定固體儲(chǔ)熱塊2的儲(chǔ)熱溫差為100°C，例如25 125°C，則整個(gè)固體儲(chǔ)熱塊2的總儲(chǔ)熱熱量大于250kwh。為了減少固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的腐蝕，結(jié)構(gòu)外部布置有金屬薄片5，如圖I 3，金屬薄片5位于固體儲(chǔ)熱塊2的外部阻隔外部的水汽和氧氣，以防固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的粘結(jié)填充材料3的氧化，以維持長(zhǎng)期的高導(dǎo)熱率；在固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的外部布置低導(dǎo)熱率的保溫層，以固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的熱量的損失。在進(jìn)一步的設(shè)計(jì)中，優(yōu)選地，在所述金屬管路系統(tǒng)中配置翅片，以增強(qiáng)換熱面積和換熱能力；優(yōu)選地，在導(dǎo)熱能力滿足要求的情況下，可盡量減少粘結(jié)填充材料3用量，以降低成本，同時(shí)盡量加大粘結(jié)填充材料3與固體儲(chǔ)熱塊2間的接觸面積，增強(qiáng)熱傳能力。優(yōu)選地，在保證導(dǎo)熱效果的前提下，盡量降低與固體儲(chǔ)熱塊2相比價(jià)格較高的粘結(jié)填充材料3使用量，降低總體成本；同時(shí)在保證粘結(jié)填充材料3能充分流動(dòng)并填充空隙的前提下，盡量加大粘結(jié)填充材料3與固體儲(chǔ)熱塊2的接觸面積，增強(qiáng)熱傳能力。高熱導(dǎo)率的粘結(jié)填充材料3的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相對(duì)均勻的分布于整個(gè)儲(chǔ)熱介質(zhì)空間內(nèi)，且換熱管道4通過熔融或焊接或粘結(jié)的方式連接于高熱導(dǎo)率粘結(jié)填充材料3，大大增強(qiáng)了熱能的傳遞，使介質(zhì)整體具有良好的熱導(dǎo)率。圖4是本發(fā)明固體儲(chǔ)熱塊2整體結(jié)構(gòu)的加工方法流程圖。整個(gè)固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的加工方法，包括三個(gè)步驟，分別為步驟A，將固體儲(chǔ)熱塊2進(jìn)行表面預(yù)處理和鍍膜；步驟B，將粘結(jié)填充材料3或固體儲(chǔ)熱塊2進(jìn)行粘結(jié)劑或浸潤(rùn)劑涂覆；步驟C，將各固體儲(chǔ)熱塊2間隙間布置粘結(jié)填充材料3進(jìn)行預(yù)堆積，同時(shí)嵌入布置換熱管道4 ;步驟D，將布置好的固體儲(chǔ)熱塊2、粘接填充片材及換熱管道4組合在特定溫度下進(jìn)行粘接或焊接或熔融固化，完成一體化成型。具體的步驟為步驟A、將固體儲(chǔ)熱塊2進(jìn)行表面預(yù)處理、鍍膜將具有特定尺寸平整的固體儲(chǔ)熱塊2進(jìn)行表面預(yù)處理，例如噴砂、霧化等方法，以獲得具有大比表面積，然后置于真空鍍膜室內(nèi)，進(jìn)行真鍍鋁或鍍銅或鍍鉻或鍍錫，使固體儲(chǔ)熱塊2表面與粘結(jié)填充材料3具有更好的浸潤(rùn)性能；步驟B、將粘結(jié)填充材料3或固體儲(chǔ)熱塊2進(jìn)行粘結(jié)劑或浸潤(rùn)劑涂覆當(dāng)制作高溫固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I時(shí)，直接涂覆浸潤(rùn)劑；當(dāng)制作中溫固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I時(shí)，涂覆低熔點(diǎn)金屬粘結(jié)劑，如錫粘結(jié)劑；當(dāng)制作低溫固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I時(shí)，涂覆導(dǎo)熱膠；步驟C，將各固體儲(chǔ)熱塊2間隙間布置粘結(jié)填充材料3進(jìn)行預(yù)堆積，同時(shí)嵌入布置換熱管道4 :每個(gè)固體儲(chǔ)熱塊2的間隙間布置粘結(jié)填充材料3，為了降低溫度變化弓I起的體積膨脹不一致性，每個(gè)粘結(jié)填充材料制作的較小；換熱管道4為相互獨(dú)立的兩管道，一定間距上焊接置于固體儲(chǔ)熱塊2間隙高導(dǎo)熱率金屬片材；步驟D，將布置好的固體儲(chǔ)熱塊2、粘接填充片材及換熱管道4組合在特定溫度下進(jìn)行粘接或焊接或熔融固化，完成一體化成型多塊固體儲(chǔ)熱塊2與涂覆有浸潤(rùn)劑的粘結(jié)填充材料3交替壓緊布置，將準(zhǔn)備好的固體儲(chǔ)熱塊2置于真空加熱室，且儲(chǔ)熱塊的最外部布置金屬薄片5 ;將換熱管道4、固體儲(chǔ)熱塊2及粘結(jié)填充材料3形成一體，形成應(yīng)用于高溫的固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I的熔融固化成型，如此形成外部具有保護(hù)金屬薄片5，外部具有保溫層，內(nèi)部具有熱能輸送管道，整體具有導(dǎo)熱性能好，儲(chǔ)熱能力強(qiáng)的固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)I ;而在高導(dǎo)熱率金屬片材或固體儲(chǔ)熱塊2表面上涂覆錫層和導(dǎo)熱膠，分別在中溫和低溫狀態(tài)，將錫層熔化或?qū)崮z熱處理，通過焊接或粘結(jié)的方式固化獲得中低溫固體儲(chǔ) 熱結(jié)構(gòu)I。本發(fā)明提供了一種由固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)，通過高熱導(dǎo)率的材質(zhì)熔融、焊接或粘結(jié)的方式置于固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)之中，在固體儲(chǔ)熱塊的內(nèi)部空間形成由高熱導(dǎo)率材質(zhì)構(gòu)成的立體貫通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將固體儲(chǔ)熱塊固定形成一個(gè)整體，具備自支撐能力；該固體儲(chǔ)熱介質(zhì)不具有流動(dòng)性，儲(chǔ)熱利用固體顯熱性能儲(chǔ)熱，運(yùn)行安全；整個(gè)儲(chǔ)熱介質(zhì)緊密形成一體，大量增強(qiáng)了多界面之間的傳熱，且高熱導(dǎo)率材質(zhì)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相對(duì)均勻的分布于整個(gè)儲(chǔ)熱介質(zhì)空間內(nèi)，大大增強(qiáng)了熱能的傳遞，使介質(zhì)整體具有良好的熱導(dǎo)率；并且該儲(chǔ)熱介質(zhì)的主要部分所選材料成本低廉，來源豐富，制作簡(jiǎn)單，具有很高的性能價(jià)格比；同時(shí)由于不存在熔鹽類物質(zhì)的低溫凝固后影響流動(dòng)的問題，可以具有很大的換熱溫差，擴(kuò)大了使用溫度范圍，因此具有更大的儲(chǔ)熱能力；該固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)成本低、導(dǎo)熱好、熱容大，可應(yīng)用于各種儲(chǔ)熱應(yīng)用，特別是太陽能光熱利用系統(tǒng)。顯而易見，在不偏離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的前提下，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化。因此，所有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的改變，都應(yīng)包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)是由固體儲(chǔ)熱塊(2)和粘接填充材料(3)和形成的立體貫通層狀或網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)；所述固體儲(chǔ)熱塊(2)形狀規(guī)則；所述粘結(jié)填充材料(3)具有高導(dǎo)熱率；所述立體貫通層狀或網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)是由粘接填充材料(3)填充固體儲(chǔ)熱塊(2)形成的空隙構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱塊(2)材質(zhì)為巖石、陶瓷、玻璃、石墨、金屬和混凝土等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱塊(2)表面平整且具有大表面積；且表面涂有金屬涂層或高導(dǎo)熱易粘接涂層
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述涂層采用真空鍍或化學(xué)鍍或噴涂方式加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱塊(2)的外形為板形、條形、塊形、環(huán)形、棍形等。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱塊(2)為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充低熔點(diǎn)金屬、合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述粘結(jié)填充材料(3)為高導(dǎo)熱率金屬片材。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述高導(dǎo)熱率金屬片材為純鋁、鐵、錫、鋅、鉛、銅及其合金中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述粘結(jié)填充材料(3)包括粘結(jié)劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述粘結(jié)劑為錫、鉛或合金等低熔點(diǎn)金屬。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述粘結(jié)劑為導(dǎo)熱膠。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)內(nèi)部包括換熱管道。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I) 內(nèi)部換熱管道為固體儲(chǔ)熱塊(2)內(nèi)部貫通的孔洞換熱通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)的外部包覆有金屬薄片(5)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)可利用于太陽能光熱利用系統(tǒng)。
16.一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)的加工方法，包括以下步驟， 步驟A，將固體儲(chǔ)熱塊(2)進(jìn)行表面預(yù)處理和鍍膜； 步驟B，將粘結(jié)填充材料(3)或固體儲(chǔ)熱塊(2)進(jìn)行粘結(jié)劑或浸潤(rùn)劑涂覆； 步驟C，將各固體儲(chǔ)熱塊(2)間隙間布置粘結(jié)填充材料(3)進(jìn)行預(yù)堆積，同時(shí)嵌入布置換熱管道⑷； 步驟D，將布置好的固體儲(chǔ)熱塊(2)、高導(dǎo)熱粘接填充片材及換熱管道(4)組合在特定溫度下進(jìn)行粘接或焊接或熔融固化，完成一體化成型。
17.根據(jù)權(quán)利要16所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(2)的加工方法，其特征在于，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(I)的外部布置有保溫材料。
18.根據(jù)權(quán)利要16所述的一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)(2)的加工方法，其特征在，所述步驟D在真空環(huán)境中完成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)及加工方法，所述固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)是由規(guī)則形狀的固體儲(chǔ)熱塊及高導(dǎo)熱率的粘結(jié)填充材料形成的自支撐的立體貫通層狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，粘結(jié)填充材料中的高導(dǎo)熱率金屬片材在一定溫度下熔化成液態(tài)浸透進(jìn)入固體儲(chǔ)熱塊的空隙，或只有其中粘結(jié)劑熔化或粘結(jié)固體儲(chǔ)熱塊，冷卻后與固體儲(chǔ)熱塊共同凝固或焊接或粘結(jié)固化形成儲(chǔ)熱固體結(jié)構(gòu)整塊。本發(fā)明的固體儲(chǔ)熱介質(zhì)利用固體顯熱性能儲(chǔ)熱，運(yùn)行安全，加工簡(jiǎn)單，成本低廉；高熱導(dǎo)率材質(zhì)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相對(duì)均勻的分布于整個(gè)儲(chǔ)熱介質(zhì)空間內(nèi)，大大增強(qiáng)了熱能的傳遞，使介質(zhì)整體具有良好的熱導(dǎo)率；該固體儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱好、熱容大，可應(yīng)用于各種儲(chǔ)熱應(yīng)用，特別是太陽能光熱利用系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C09K5/14GK102748974SQ201110100199
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者劉陽 申請(qǐng)人:北京實(shí)力源科技開發(fā)有限責(zé)任公司