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专利号: 2022107333452
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种正弦波纹三套管相变蓄热装置,其特征在于:包括外套管壳体(3)、中间套管壳体(4)以及内管壳体(5),所述内管壳体(5)和中间套管壳体(4)基于正弦函数外形设置,外套管壳体(3)和中间套管壳体(4)之间存放PCM蓄热材料(1),内管里存放PCM蓄热材料(1),中间套管壳体(4)和内管壳体(5)之间形成HTF流道(2),HTF通过所述HTF流道(2)将热量传递给两侧的PCM蓄热材料(1),PCM蓄热材料(1)熔化,利用相变潜热储存能量,需要时再释放;所述内管壳体(5)和中间套管壳体(4)基于正弦函数外形设置,波形满足:其中a为波纹的波峰高,S为正弦波纹管的周期,b为波纹沿水平轴的平移距离,假设波纹起始点为原点,则b=0;

所述相变潜热储存能量的评价模型如下:

用熔化率f表示已熔化的PCM体积占总PCM体积的比例,

其中vPCM为PCM总体积,λ为PCM在不同阶段的液相率,A为PCM底面面积;

储热单元的理论储热总量QPCM包括PCM储热量和壳体储热量,由于壳体所占的比例很小忽略不计,根据PCM的熔化特性,储热量分为固态显热、潜热和液态显热储热量,可以表示为:QPCM=mpcm[CP,S(Tm‑Tini)+ΔH+CP,l(Th‑Tm)]其中Tini、Tm和Th分别为初始温度、相变温度和加热温度,mpcm为相变材料量,CP,S和CP,l为分别为固相和液相的比热,ΔH为潜热焓;

平均热流密度q是充热过程中单位时间内管道单位面积的换热量,表示为:其中tz为充热时间,Atube和Afin分别为管道与PCM接触表面积和肋片面积;

管道阻力系数公式为:

其中d为管道当量直径,l为管长,ΔP为管道的进出口压差,ρ为流体密度;

正弦管道长度公式为:

其中a为波纹的波峰高,S为正弦波纹管的周期。

2.根据权利要求1所述的正弦波纹三套管相变蓄热装置,其特征在于:所述PCM蓄热材料(1)为结晶水合盐类、石蜡或脂肪酸类相变材料。

3.根据权利要求1所述的正弦波纹三套管相变蓄热装置,其特征在于:所述外套管壳体(3)外圈包裹有保温材料。

4.根据权利要求1所述的正弦波纹三套管相变蓄热装置,其特征在于:所述HTF流道(2)两端设置有密封盖板,所述密封盖板与中间套管壳体(4)、内管壳体(5)之间通过密封圈密封。