太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器
阅读说明：本技术 太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器 (Solar chimney sieve plate type foam metal salt hydrate heat accumulator ) 是由 赵彩燕 陈威 李泽宇 王乾 范庆深 于 2020-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及太阳能热化学储能技术领域,公开了太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器,所述绝热层的顶端设置有热空气出口,且绝热层的内部交错安装有金属泡沫载体蓄热床,所述绝热层的内部开设有空气流道,所述金属泡沫载体蓄热床的外部设置有反应床金属夹网,所述绝热层的一侧边缘位置处安装有玻璃罩,所述玻璃罩的内部安装有太阳能吸收器,且玻璃罩的一端开设有空气入口。本发明旨在通过蛇形的流道结构,使被加热的空气充分将热量传递给蓄热材料并且在热化学反应床中添加金属泡沫基体结构,以改善化学蓄热材料的热量传递情况,使反应床层的温度分布均匀,保证化学热脱附反应顺利进行。(The invention relates to the technical field of solar thermochemical energy storage, and discloses a solar chimney sieve-plate type foam metal salt hydrate heat accumulator. The invention aims to ensure that heated air fully transfers heat to a heat storage material through a snakelike runner structure, and a metal foam matrix structure is added into a thermochemical reaction bed so as to improve the heat transfer condition of the chemical heat storage material, ensure that the temperature of the reaction bed layer is uniformly distributed and ensure that the chemical thermal desorption reaction is smoothly carried out.)
技术领域
本发明涉及太阳能热化学储能技术领域，具体是太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器。
背景技术
能源危机的加剧使跨空间储能得到了广泛关注，有关通过热化学反应和吸附过程实现热能储存话题在20世纪70年代的石油危机期间第一次达到高峰。目前，无机盐水合物蓄热已被证明在建筑与热回收的热能存储系统中是可靠的。因此合理有效地利用无机盐进行能量储存和释放，成为热化学蓄热技术的关键。
但是，在太阳能蓄热装置中，多采用传统的物理蓄热或是相变蓄热，在这类蓄热方法中，存储的热量相对较少，而且所需时间较长，也很少充分利用流体流动性对传热的影响。因此，本领域技术人员提供了太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器，包括绝热层，所述绝热层的顶端设置有热空气出口，且绝热层的内部交错安装有金属泡沫载体蓄热床，所述绝热层的内部开设有空气流道，所述金属泡沫载体蓄热床的外部设置有反应床金属夹网，所述绝热层的一侧边缘位置处安装有玻璃罩，所述玻璃罩的内部安装有太阳能吸收器，且玻璃罩的一端开设有空气入口。
作为本发明再进一步的方案：所述玻璃罩为圆柱型设置，且玻璃罩与水平面倾角可为θ＝20°～50°。
作为本发明再进一步的方案：所述空气流道为蛇形管道设置，所述金属泡沫载体蓄热床在绝热层的内部交错设置有四个。
作为本发明再进一步的方案：所述反应床金属夹网包括安装在绝热层内侧的固定金属夹网，所述固定金属夹网的内部设置有第一金属泡沫，所述第一金属泡沫的内部填充有内部填充层。
作为本发明再进一步的方案：所述内部填充层的导热系数约为0.65～0.8W/(m·K)的六水氯化镁MgCl2·6H2O，半径r＝0.001～0.030m的固态颗粒化学蓄热材料。
作为本发明再进一步的方案：所述第一金属泡沫为铜金属泡沫，且第一金属泡沫的孔隙率范围为0.9～0.98，孔隙密度范围10～30ppi。
作为本发明再进一步的方案：所述固定金属夹网包括安装在内部填充层外部的下板，所述下板的外部设置有上板，且下板和上板的内部设置有金属网层。
作为本发明再进一步的方案：所述反应床金属夹网的厚度与空气流道的宽度比为δ，且δ可在0.6～1的范围内变化，所述整个蓄热烟囱的高度H，宽度D，所述H/D在2～1.3范围内变化。
作为本发明再进一步的方案：所述金属泡沫的制作包括第五制作杯、第一制作杯、第二制作杯、第三制作杯以及第四制作杯，所述第五制作杯的内部设置有固体水合盐，且第五制作杯的内部设置有金属骨架网，所述金属骨架网的内部设置有第二金属泡沫，所述第二金属泡沫的内部开设有金属泡沫孔隙，所述第一制作杯的内部设置有熔融水合盐，所述第二制作杯的内部设置有液态水合盐，所述第三制作杯的额内部设置有第一固态水合盐，所述第四制作杯的内部设置有第二固态水合盐，且从第四制作杯内部取出后为制作完成的填充水合盐金属泡沫。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明旨在通过蛇形的流道结构，使被加热的空气充分将热量传递给蓄热材料并且在热化学反应床中添加金属泡沫基体结构，以改善化学蓄热材料的热量传递情况，使反应床层的温度分布均匀，保证化学热脱附反应顺利进行，该装置包括线性太阳能吸收反应器，置于圆柱形玻璃通道内，有效地将太阳能转换为热能；同时反应床厚度与折流流道宽度δ在0.6～1范围内变化，蛇形流道充分利用了流动对传热的积极影响，固定在烟囱内的以金属泡沫为载体的反应床加快热传递进程。本发明充分利用反应器内空间，太阳能转化为热能效率高；反应床具有更高的比表面积，蓄热性能能更好，解决了目前反应器蓄热材料比表面积低、内部催化剂填充不均匀、温度场与流场难以控制等难题。
附图说明
图1为太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器的结构示意图；
图2为太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器中反应床金属网层的结构示意图；
图3为图2中A部分的放大图；
图4为太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器中固定金属夹网的结构示意图；
图5为太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器中金属泡沫的制作流程示意图。
图中：1、空气入口；2、太阳能吸收器；3、玻璃罩；4、热空气出口；5、绝热层；6、金属泡沫载体蓄热床；7、反应床金属夹网；8、空气流道；9、第一金属泡沫；10、内部填充层；11、固定金属夹网；12、金属网层；13、下板；14、上板；15、金属泡沫孔隙；16、第二金属泡沫；17、金属骨架网；18、固体水合盐；19、第一制作杯；20、熔融水合盐；21、第二制作杯；22、液态水合盐；23、第三制作杯；24、第一固态水合盐；25、第二固态水合盐；26、第四制作杯；27、填充水合盐金属泡沫；28、第五制作杯。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～5，本发明实施例中，太阳能烟囱筛板型泡沫金属盐水合物蓄热器，包括绝热层5，绝热层5的顶端设置有热空气出口4，且绝热层5的内部交错安装有金属泡沫载体蓄热床6，绝热层5的内部开设有空气流道8，空气流道8为蛇形管道设置，金属泡沫载体蓄热床6在绝热层5的内部交错设置有四个，金属泡沫载体蓄热床6的外部设置有反应床金属夹网7，反应床金属夹网7包括安装在绝热层5内侧的固定金属夹网11，固定金属夹网11的内部设置有第一金属泡沫9，第一金属泡沫9的内部填充有内部填充层10，内部填充层10的导热系数约为0.65～0.8W/(m·K)的六水氯化镁MgCl2·6H2O，半径r＝0.001～0.030m的固态颗粒化学蓄热材料，第一金属泡沫9为铜金属泡沫，且第一金属泡沫9的孔隙率范围为0.9～0.98，孔隙密度范围10～30ppi，固定金属夹网11包括安装在内部填充层10外部的下板13，下板13的外部设置有上板14，且下板13和上板14的内部设置有金属网层12，反应床金属夹网7的厚度与空气流道8的宽度比为δ，且δ可在0.6～1的范围内变化，整个蓄热烟囱的高度H，宽度D，H/D在2～1.3范围内变化，绝热层5的一侧边缘位置处安装有玻璃罩3，玻璃罩3的内部安装有太阳能吸收器2，且玻璃罩3的一端开设有空气入口1，玻璃罩3为圆柱型设置，且玻璃罩3与水平面倾角可为θ＝20°～50°，本发明旨在通过蛇形的空气流道8结构，使被加热的空气充分将热量传递给蓄热材料并且在热化学反应床中添加金属泡沫基体结构，以改善化学蓄热材料的热量传递情况，使反应床层的温度分布均匀，保证化学热脱附反应顺利进行，该装置包括线性太阳能吸收器2，置于圆柱形玻璃罩3内，有效地将太阳能转换为热能；同时反应床金属夹网7的厚度与空气流道8的宽度比为δ，且δ可在0.6～1的范围内变化，蛇形空气流道8充分利用了流动对传热的积极影响，固定在烟囱内的以第一金属泡沫9为载体的反应床金属夹网7加快热传递进程。
在图5中：金属泡沫的制作包括第五制作杯28、第一制作杯19、第二制作杯21、第三制作杯23以及第四制作杯26，第五制作杯28的内部设置有固体水合盐18，且第五制作杯28的内部设置有金属骨架网17，金属骨架网17的内部设置有第二金属泡沫16，第二金属泡沫16的内部开设有金属泡沫孔隙15，第一制作杯19的内部设置有熔融水合盐20，第二制作杯21的内部设置有液态水合盐22，第三制作杯23的额内部设置有第一固态水合盐24，第四制作杯26的内部设置有第二固态水合盐25，且从第四制作杯26内部取出后为制作完成的填充水合盐金属泡沫27，该工作流程可将第二金属泡沫16放入熔融水合盐20蓄热材料中，冷却凝固后，再对容器壁面加热，使壁面附近的第二固态水合盐25熔化后，取出金属水合盐块，进一步冷凝，最终得到金属泡沫作为载体的单元蓄热床层。
本发明的工作原理是：空气从空气入口1进入玻璃罩3内部和太阳能吸收器2后被加热，然后热空气流入烟囱结构，顺着蛇形空气流道8通过具有金属泡沫载体蓄热床6，其金属泡沫载体蓄热床6包括外围反应床金属夹网7、第一金属泡沫9、填充在第一金属泡沫9内部的内部填充层10，热气流与金属泡沫载体蓄热床6之间的传热是沿空气流道8和多孔金属泡沫载体蓄热床6内部进行的，因此热量被储存在床层中，其空气流道8结构使热空气和金属泡沫载体蓄热床6的接触面积增大，增强传热，并且金属泡沫载体结构因为本身也为多孔结构，促进了金属泡沫载体蓄热床6孔结构中与空气的对流传热，同时本身导热系数较大的金属泡沫与蓄热材料的接触面积增大，使传热效率增大，从而改善化学蓄热材料的热量传递情况，使金属泡沫载体蓄热床6的温度分布均匀，保证化学热脱附反应顺利进行，同时填充蓄热材料的第二金属泡沫16制作过程第二金属泡沫16放入熔融水合盐20蓄热材料中，冷却凝固后，再对容器壁面加热，使壁面附近的固态水合盐熔化后，取出金属水合盐块，进一步冷凝，最终得到金属泡沫作为载体的单元蓄热床层，本发明将导热系数低的水和盐蓄热材料置于第二金属泡沫16内，由于第二金属泡沫16是一种导热性能良好的热传递介质，因此，本发明的化学蓄热反应所需要的温度能够快速达到，提高蓄热效率，从而克服了因蓄热材料导热系数低造成的蓄热量小甚至不发生反应的情况。因此，本发明能够实现高效蓄热。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种井下微型地热发电系统