通過換熱內管203及翅片201與相變材料202換熱。放熱過程相反，由出口端205流入、由入口端206流出。
[0022]熱量在換熱管、循環(huán)工質及相變材料之間傳遞。為了保證相變材料與換熱流體之間最大限度的熱量傳遞，各換熱管熱阻及接觸熱阻要盡量小，需要選擇熱導率大的換熱管材以及良好的鑄造和焊接性能。
[0023]由于蓄熱過程沿換熱流體流動方向換熱溫差逐漸減小，換熱效果逐漸降低，沿換熱流體流動方向布置間距依次減小的翅片，翅片與換熱內外管之間形成相對獨立的相變換熱區(qū)域，沿換熱管軸向此區(qū)域逐漸減小，增強局部換熱效果。翅片間距漸變尺寸根據(jù)溫度及換熱量沿軸向分布對應布置，不局限于根據(jù)簡單數(shù)學函數(shù)布置間距漸變翅片。與等間距翅片蓄熱器的蓄熱過程相比，漸變翅片蓄熱器在高換熱溫差的入口段相對減緩了相變材料的過熱現(xiàn)象，在低換熱溫差的出口段相對強化了換熱過程，與等間距翅片蓄熱器的放熱過程相比，在低換熱溫差的入口段通過減小翅片間距增強換熱。
[0024]蓄熱過程，換熱流體溫度高于相變材料202，換熱流體由入口總管3進入，通過內部環(huán)形總管分配到各翅片單元管2，由于沿換熱流體流動方向換熱溫差逐漸減小，換熱效果逐漸減弱，過高的入口溫度以及過低的出口溫度不利于相變材料完全發(fā)生相變并參與換熱，所以沿換熱流體流動方向，翅片間距逐漸減小，間距漸變度與換熱過程有關。換熱過程包括:換熱流體通過換熱內管203的壁面與翅片201進行熱傳導，換熱內管203與相變材料202進行熱傳導，翅片201與相變材料202進行熱傳導，相變材料202內部的固固換熱及形成液體之后的對流換熱，以及相互之間的熱輻射。沿換熱流體流動方向，相變材料202通過以上形式逐漸吸收換熱流體的熱量達到蓄熱的目的。最終換熱流體通過出口環(huán)形總管由出口總管4流出。殼體I用于密封、保護以及減少整個蓄、放熱過程熱損失的功能。放熱過程，換熱流體溫度低于相變材料202，整體過程與蓄熱過程類似。包括換熱流體由出口總管4進入，分配到各翅片單元管2，與翅片201與相變材料202換熱，吸收相變材料202的熱量，最終由入口總管3流出。備用循環(huán)管5適用于維修過程及故障過程的臨時通道。
[0025]溫度匹配，相變材料與換熱流體的溫度要適應，綜合考慮換熱工質工作溫度的適應范圍、工質與換熱管、相變材料與翅片及換熱管之間的相容性及工質的熱穩(wěn)定性、熱物理性質、安全與經(jīng)濟性等因素，本發(fā)明相變材料202的熔點溫度不低于300°C，換熱流體熱穩(wěn)定工作溫度不低于300°C，翅片201材料以及殼體I在不低于300°C溫度范圍內保證高溫強度與熱疲勞性能。所述材料在以上溫度范圍內均保證熱穩(wěn)定性，熱物理性質，機械物理性質的良好適用。
[0026]此實施例僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器，其特征在于，包括:殼體、翅片單元管、入口總管、出口總管、備用循環(huán)管；殼體包覆在線性陣列布置的翅片單元管的最外層，入口總管、出口總管和備用循環(huán)管布置在殼體的頂面，通過殼體內部的循環(huán)總管與翅片單元管連接，備用循環(huán)管作為入口總管和出口總管故障時的臨時循環(huán)總管。
2.根據(jù)權利要求1所述蓄熱器，其特征在于，所述翅片單元管包括翅片，相變材料，換熱內管；換熱內管外沿軸向布置多個間距漸變的翅片，翅片單元管入口端側翅片的間距大于翅片單元管出口端側翅片的間距，翅片間距呈現(xiàn)整體變化趨勢:翅片與換熱內管形成相對封閉區(qū)域；換熱內管外以及翅片之間布置相變材料。
3.根據(jù)權利要求1所述蓄熱器，其特征在于，所述殼體包括內襯、高溫合金、絕熱層；內襯為碳硅化合物，多層碳硅化合物使用碳硅纖維與中間高溫合金連接，絕熱層采用多層隔熱材料及真空絕熱。
4.根據(jù)權利要求2所述蓄熱器，其特征在于，所述翅片為環(huán)形或錐形，翅片間距漸變尺寸根據(jù)溫度及換熱量沿軸向分布對應布置，在高換熱溫差的入口段相對減緩了相變材料的過熱現(xiàn)象，在低換熱溫差的出口段相對強化了換熱過程。
5.根據(jù)權利要求2所述蓄熱器，其特征在于，所述相變材料選擇單純鹽或混合鹽作為相變材料，包括主蓄熱劑、防相分離劑、防過冷劑、相變溫度調節(jié)劑、相變促進劑的成分，熔點溫度不低于300°C。
6.根據(jù)權利要求2所述蓄熱器，其特征在于，所述換熱內管的材料為高溫穩(wěn)定性合金，包括鉆基、镲基。
【專利摘要】本發(fā)明屬于蓄熱技術領域，尤其涉及一種采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器，殼體(1)包覆在線性陣列布置的翅片單元管(2)的最外層，入口總管(3)、出口總管(4)和備用循環(huán)管(5)布置在殼體的頂面，通過殼體內部的循環(huán)總管與翅片單元管連接，備用循環(huán)管作為入口總管和出口總管故障時的臨時循環(huán)總管。翅片單元管的換熱內管外沿軸向布置多個間距漸變的翅片，翅片單元管入口端側翅片的間距大于翅片單元管出口端側翅片的間距，翅片間距呈漸變：翅片與換熱內管形成相對封閉區(qū)域；換熱內管外以及翅片之間布置相變材料。通過布置間距漸變翅片提高相變材料利用率，使換熱單元整體換熱溫差相近，換熱效果均勻，減少了相變材料壽命損耗和對容器的腐蝕。
【IPC分類】F28D20-02
【公開號】CN104864756
【申請?zhí)枴緾N201510303063
【發(fā)明人】徐鴻飛, 杜小澤, 楊佳霖, 楊立軍
【申請人】華北電力大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月4日