阅读说明：本技术 具有自动诱导结晶的相变储能箱及其应用 (Phase change energy storage box with automatic induced crystallization and application thereof ) 是由 李建强 王会 郭立江 吴刘 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：一种具有自动诱导结晶的相变储能箱及其应用,该相变储能箱包括：箱体,其上设有相变材料入口和相变材料出口；成核剂存储盒,其设置在箱体内部侧壁上,用于为相变材料提供成核剂；换热盘管,其设置在箱体内部且设有换热进口和换热出口；相变材料,其填充在箱体内部,用于储存相变能；测温装置,用于监测相变材料的温度；以及控制装置,其通过测温装置监测到的温度从而控制成核剂存储盒释放成核剂。本发明的自动诱导结晶的相变储能箱,通过添加成核剂诱导结晶,改善相变材料过冷度问题,提高成核速率,有效的提高了结晶效率,解决材料相变后储存的热量不能及时释放的问题,适合大规模工业化生产的需要。(a phase change energy storage box with automatic induced crystallization and application thereof are provided, the phase change energy storage box comprises: the box body is provided with a phase-change material inlet and a phase-change material outlet; the nucleating agent storage box is arranged on the side wall inside the box body and is used for providing nucleating agent for the phase-change material; the heat exchange coil is arranged in the box body and is provided with a heat exchange inlet and a heat exchange outlet; the phase change material is filled in the box body and used for storing phase change energy; the temperature measuring device is used for monitoring the temperature of the phase-change material; and the control device controls the nucleating agent storage box to release the nucleating agent through the temperature monitored by the temperature measuring device. According to the phase change energy storage tank capable of automatically inducing crystallization, the nucleating agent is added to induce crystallization, so that the problem of supercooling degree of the phase change material is solved, the nucleation rate is increased, the crystallization efficiency is effectively improved, the problem that the heat stored after the phase change of the material cannot be released in time is solved, and the phase change energy storage tank is suitable for the requirement of large-scale industrial production.)

具有自动诱导结晶的相变储能箱及其应用

技术领域

本发明涉及相变储能领域，具体涉及一种具有自动诱导结晶的相变储能箱及其应用。

背景技术

液体温度低于凝固点但仍不凝固或结晶的现象称为过冷现象。无机水合盐相变储能材料通常存在此现象，影响了该类材料所蓄热量的排放性能，如果过冷严重，储存的热量将不能及时释放出来。

过冷液体是不稳定的，只要投进少许该物质的晶体，便能诱发结晶，并使过冷液体的温度回升到凝固点。基于此原理，本发明可自动诱导相变储能材料结晶，解决材料由于存在过冷度而造成达到一定温度无法结晶的问题，提高相变储能箱的储能换热效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种具有自动诱导结晶的相变储能箱及其应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种具有自动诱导结晶的相变储能箱，包括：

箱体，其上设有相变材料入口和相变材料出口；

成核剂存储盒，其设置在箱体内部侧壁上，用于为相变材料提供成核剂；

换热盘管，其设置在箱体内部且设有换热进口和换热出口，换热盘管内的换热介质将箱体内的能量传递到箱体外部；

相变材料，其填充在箱体内部，用于储存相变能；

测温装置，用于监测相变材料的温度；以及

控制装置，其通过测温装置监测到的温度从而控制成核剂存储盒释放成核剂。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的相变储能箱在相变储能领域的应用。

基于上述技术方案可知，本发明的具有自动诱导结晶的相变储能箱及其应用相对于现有技术至少具有以下优势之一：

本发明的自动诱导结晶的相变储能箱，通过添加成核剂诱导结晶，改善相变材料过冷度问题，提高成核速率，有效的提高了结晶效率，解决材料相变后储存的热量不能及时释放的问题，适合大规模工业化生产的需要。

附图说明

图1是本发明实施例1中所述的自动诱导结晶的相变储能箱的结构示意图。

附图标记说明：

1、控制装置；2、成核剂存储盒；3、转轴；4、箱体；5、保温层；6、相变材料；7、换热盘管；8、换热出口；9、换热进口；10、相变材料进口；11相变材料出口；12、热电偶。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明公开了一种具有自动诱导结晶的相变储能箱，包括：

箱体，其上设有相变材料入口和相变材料出口；

成核剂存储盒，其设置在箱体内部侧壁上，用于为相变材料提供成核剂；

换热盘管，其设置在箱体内部且设有换热进口和换热出口，换热盘管内的换热介质将箱体内的能量传递到箱体外部；

相变材料，其填充在箱体内部，用于储存相变能；

测温装置，用于监测相变材料的温度；以及

控制装置，其通过测温装置监测到的温度从而控制成核剂存储盒释放成核剂。

其中，所述成核剂存储盒通过转轴与箱体内部连接，控制装置通过控制转轴自动旋转使成核剂存储盒释放成核剂。

其中，所述成核剂存储盒和转轴均经过防腐处理。

其中，所述测温装置分别设置在箱体内部的顶部、中部和底部；

所述测温装置包括热电偶。

其中，所述换热介质包括水或导热油。

其中，所述相变材料入口设置在箱体顶部；

所述相变材料出口设置在箱体底部。

其中，所述相变材料包括无机相变材料。

其中，所述无机相变材料包括三水醋酸钠、六水硝酸镁、六水氯化钙。

其中，所述相变储能箱包括起隔热作用的保温层，保温层设置在箱体外部。

本发明还公开了一种如上所述的相变储能箱在相变储能领域的应用。

在一个示例性实施例中，本发明的具有自动诱导结晶的相变储能箱，包括箱体，箱体的箱体内部右侧壁上设有成核剂存储盒；所述的成核剂存储盒内部装有成核剂，成核剂存储盒通过转轴与温控系统相连；换热盘管均匀置于箱体内部，箱体外有保温层，箱体内部填充相变材料；本发明能够解决相变储能箱内相变材料达到相变温度后由于过冷而无法自动结晶的问题。添加成核剂能够诱导相变储能材料快速结晶，是降低材料过冷度有效经济的措施之一。

在另一个示例性实施例中，本发明提供了一种具有自动诱导结晶的相变储能箱，能够在达到相变温度时有效诱导结晶，使其在所需时刻释放大量的潜热。具体的，具有自动诱导结晶的相变储能箱包括箱体，箱体的外部上方一侧设有控制装置，控制装置可控制转轴自动旋转，所述转轴与成核剂存储盒相连，成核剂存储盒内置足量成核剂，箱体内部均匀分布换热盘管，换热盘管内换热介质通过换热进出口将能量传递到外界，箱体内部填充相变材料，箱体顶部设有相变材料进口，箱体右下侧设有相变储能材料出口。

使用时，控制装置通过内置的测温元件监测内部材料的温度状况，达到预设的相变温度时，控制装置传递扰动使连接成核剂存储盒的转轴向下方旋转，成核剂存储盒槽内的成核剂与相变材料接触并发生作用，诱导相变材料结晶。

其中，热电偶分布在储能箱的上中下三个部分；

其中，成核剂存储盒与转轴均需进行防腐处理，主要起防腐蚀的作用。

其中，箱体外侧包裹保温层，主要起防止与外界发生热交换的作用。

其中，其特征在于所述的换热介质为液态载体，比如水、导热油等但不限于此。

其中，所述的相变材料为无机相变材料；针对无机相变材料，具有自动诱导结晶效果，可有效解决过冷现象。

以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种具有自动诱导结晶的相变储能箱，包括箱体4，所述箱体4的外部上方一侧设有控制装置1，所述控制装置1与热电偶12相连，控制装置1可控制转轴3自动旋转，所述转轴3与成核剂存储盒2相连，成核剂存储盒2内置足量成核剂，箱体4内部均匀分布换热盘管7，换热盘管7内换热介质通过换热进口9、换热出口8将能量传递到外界，箱体内部填充相变材料6，所述相变箱顶部设有相变材料进口10，右侧底部设有相变材料出口11。整个连接方式如图1所示。

本实施例中采用的相变储能材料为醋酸钠(水合盐相变储能材料)，相变温度为58℃，成核剂为十二水磷酸氢二钠，换热介质为水；

具体储热过程和释热过程如下：储热过程：利用谷电时的电能加热载体水使其负载热量，由换热进口9流进，流经换热盘管7，通过换热盘管7实现热流载体与换热盘管7周围相变储能材料6换热，并由换热出口8流出。经过充足的时间，热流体水中的显热逐渐传递到相变储能材料中使其温度上升，直至达到相变温度触发其发生相变，完成显热和潜热的储存。

释热过程：较冷的载体由换热进口9流进，流经换热盘管7，冷流体经换热盘管7与相变材料6进行能量交换，使其温度降低。初期，相变材料6先释放其显热部分，当温度逐渐降低达到相变温度点时，由于存在过冷现象而导致相变材料6不能释放大量的热量。此时，经热电偶12监测的温度信号，传输给控制装置，当温度信号达到相变温度点时，成核剂储存盒2打开释放少量的成核剂，触发其迅速结晶发生相变，释放大量的热量。冷流体经换热盘管7负载热量从介质出口8流出，通往供热用户。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。