变直径脉动热管相变蓄热装置的制作方法

1.本实用新型涉及新能源动力蓄能领域，具体涉及一种基于变直径脉动热管的高性能蓄放热技术装置。


背景技术：

2.随着现今世界工业发展的加速，煤炭等化石能源的加剧消耗，全球变暖、能源危机等问题相继出现，这些问题甚至直接影响到人类、动植物的生存。在这一背景前提下，节能环保、寻找新能源、新动力来代替煤炭等化石能源已然成为未来的必然发展趋势。脉动热管技术是一种高效的传热装置，在小毛细管径中，真空密封的工作介质于管内形成相间分布的气塞、液塞。在加热段液塞受热气化、气塞受热膨胀，在冷凝段气塞受冷液化，这造成了管内压力的不均匀，管内气、液柱塞可以产生自励往复激荡，达到强化传热的效果。脉动热管较强的导热效果，除了表明它能在小温差下传递很大的热流量这一特性外，且能够起到相当大的拉平温度的作用，这一优点使其在工程中的应用更加广泛。
3.申请号cn206862181u申请了一种基于脉动热管的可移动式蓄放热装置，其目的为将废热储存起来，但未能考虑强化传热，即未能考虑在蓄热区加强传热以提高装置的性能，损失了部分热量。
4.申请号200510001979.5申请了一种变截面强化自激振荡热管传热的方法，其目的为了加强换热，但未能考虑热能的储存，导致能源存在一定的浪费。


技术实现要素：

5.本实用新型一种变直径脉动热管的相变蓄热装置，目的在于提供一种可蓄、放热的装置，为解决他人装置换热能力不强、交换热量无法储存的不足，本实用新型装置采用变直径脉动热管，由傅里叶定律
[0006][0007]
可知，增大面积a即增强了热流量，增强了换热效率；且本实用新型装置设置了蓄热室，能够将热能储存，最大程度的避免了热能的浪费，解决了他人装置存在的不足。所述装置可使用合适的相变材料，利用相变材料的潜热进行蓄热，完成热能的储存及释放。
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本实用新型采用的技术方案如下：
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一种变直径脉动热管的相变蓄热装置，其特征在于：该装置包括壳体、加热室、蓄热室、冷凝室。加热室与冷凝室为了布置流体路径且增强换热能力，均设置了导流板。所述导流板在冷却室中均匀布置，使冷却工质按照“s”形路径顺序流过每个弯头绕行，延长了冷却工质和脉动热管管壁的接触时间达到了充分换热的目的，所述冷却室在壳体上设置有冷却工质的进出口。所述导流板在加热室中均匀布置，使加热工质按照“s”形路径顺序流过每个弯头绕行，延长了加热工质和脉动热管管壁的接触时间达到了充分换热的目的，所述加热室在壳体上设置有加热工质的进出口。
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所述加热工质可为气体或者液体，加热工质温度高于所述蓄热室相变材料的融化温度。
[0011]
所述冷却工质可为气体或者液体。冷却工质温度低于所述蓄热室相变材料的冷凝温度。
[0012]
所述变直径脉动热管均处于壳体中，所述变直径脉动热管于加热室内径为 2—4mm，于蓄热室内径为4—6mm，于冷凝室为2—4mm。所述加热室、蓄热室、冷凝室均由不锈钢板隔开。所述变直径脉动热管直管处于蓄热室，直管加弯管处于加热室、冷凝室。
[0013]
所述变直径脉动热管相变蓄热装置的蓄热室可加入相变蓄热材料如八水氢氧化钡、氯化钠、月桂醇等，因相变材料具有较大的潜热值，故可用于所述变直径脉动热管中进行蓄热。
[0014]
所述变直径脉动热管相变蓄热装置其变直径处、弯管于直管交界处均焊接相连或一体铸造成型，组成闭合回路，气密性良好可维持真空。
[0015]
所述变直径脉动热管内的工作工质充液率不得高于百分之七十，过高则起不到脉动的效果，所述变直径脉动热管内的工作工质充液率不得低于百分之三十，过低则容易造成管内干烧，损坏管路。
[0016]
所述变直径脉动热管相变蓄热装置的材料从相容性角度出发，一般选用不锈钢或者紫铜作为所述变直径脉动热管的基材，以达到防腐蚀的要求。
[0017]
所述变直径脉动热管相变蓄热装置的材料从相容性角度出发，一般选用不锈钢作为所述变直径脉动热管外壳的基材，以达到防腐蚀的要求。
[0018]
所述变直径脉动热管相变蓄热装置在使用时热量的传输经过以下三个步骤：
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步骤一、热量的吸收：打开所述加热室进出口，关闭所述冷凝室进出口。加热工质经所述加热室进口进入，进入的热量通过两种途径进行换热，途径一为：进入热量于所述加热室与蓄热室的不锈钢隔板进行导热换热，途径二为：进入热量与脉动热管中的工质换热后，脉动热管内工质气化，于管内进行对流换热。两种途径均将热量带入蓄热室内，利用相变材料进行蓄热。
[0020]
步骤二、热量的传导和储存：所述变直径脉动热管内工质在加热段到蓄热端管径增大，在蓄热端到冷凝段管径减小。变直径脉动热管因管径不同，曲率半径不同，故管内液膜的张力不同其毛细力也不同，因此造成了附加的驱动力进行热量传导，增强了换热增大了热流密度，进行了较强的热传导。
[0021]
所述变直径脉动热管内工质气化以后形成气塞或者液塞，在真空条件下且有压力差驱动下进行脉动，再通过增大直径强化换热，将变直径脉动热管内的热量传递于蓄热室的相变材料中，相变材料进行显热蓄热—潜热蓄热—显热蓄热三个阶段进行蓄热，相变材料在融化的过程中吸收大量的热并加以储存，完成了热量的储存。
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步骤三、热量的释放：关闭所述加热室进出口，打开所述冷凝室进出口。冷却工质经所述冷凝室的进口进入，热量通过两种途径进行换热，途径一为：热量通过蓄热室与冷凝室的不锈钢隔板进行换热；途径二为：热量于脉动热管中的工质换热后，因冷却工质与变直径脉动热管内的工质温度差异较大，变直径脉动热管内工质迅速冷凝液化，在重力和变张力的双重作用下回流至变直径脉动热管的加热室。在冷凝过程中，相变材料释放热量，相变材料历经显热放热—潜热放热—显热放热三个阶段进行热量的释放。如此反复三个步骤，
利用相变材料潜热蓄热所储存的能量释放到冷却工质中，发挥工业废热的价值，达到了节能环保寻找新能源的需求。
[0023]
本实用新型产生的有益效果为：本实用新型的变直径脉动热管利用变直径产生管内分布不均的毛细力、张力为附加力，进一步强化了换热，且利用脉动热管真空的特性，取消了传统热管的管芯、储气室等附加零部件，降低了热管的故障率，提升了效率。本实用新型装置利用变直径脉动热管管内工质的蒸发、凝结进行热量交换于蓄热室内的相变材料；利用相变材料的潜热进行蓄热，实现了能量在空间上的转移；利用变直径增强换热，增加了装置的效率；利用相变材料的潜热进行蓄热，蓄热量大。本实用新型变直径脉动热管无需外来功的输入，且具有结构简单，易于维护保修、储热密度高、换热能力强、性价比高、节约成本以及体积较小便于用户使用等优点。
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下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。
附图说明：
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图1为本实用新型一种变直径脉动热管相变蓄热装置的主视图；
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图2为本实用新型一种变直径脉动热管相变蓄热装置的侧视图；
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图3为本实用新型一种变直径脉动热管相变蓄热装置的透视图。
具体实施方式
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当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本实用新型。此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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。
[0029]
图1为本实用新型一种变直径脉动热管装置主视图；图1各部件名称：图中 1、加热室，2、加热室与蓄热室隔板，3、蓄热室，4、变直径脉动热管，5、蓄热室与冷凝室隔板，6、冷凝室，7、冷凝室导流板，8、蓄热室与冷凝室脉动热管直径缩小处，9、填相变材料进出口，10、加热室与蓄热室脉动热管直径增大处，11、加热室导流板，12、壳体。
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图2为本实用新型一种变直径脉动热管装置侧视图；图2各部件名称：图中 13、加热工质进口，14、冷却工质进口，15、真空表接口，16、抽真空泵接口， 17、冷却工质出口，18、加热工质出口。
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图3为本实用新型一种变直径脉动热管装置透视图；图中8、蓄热室与冷凝室脉动热管直径缩小处，10、加热室与蓄热室脉动热管直径增大处。
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本实用新型中，变直径脉动热管内的工质种类应该按需根据加热室3热流体的温度进行选择。蓄热室的相变材料应该根据加热室3热流体的温度和冷凝室6 的温度进行选择，蓄热室相变材料的融点应该低于加热室3，蓄热室相变材料的凝固点应该高于加热室6。据此，用户可按需进行变直径脉动热管内工质和蓄热室内相变材料的选择。
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如上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。