CN111649610A - 多孔介质换热装置及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开多孔介质换热装置及***，用于解决现有对流换热效率低的问题，换热装置包括：多片间隔设置片状热管，每相邻两片状热管之间设置多孔储氢合金；每片状热管上均设置有流通孔；相邻片状热管上的流通孔交错排列，前一个片状热管的流通孔对应后一个片状热管的多个流通孔的中心，如此往复设置，该中心为贯通孔，每一个片状热管的流通孔对应相邻片状热管的一个贯通孔，该流通孔和该贯通孔之间的距离为空间内最短距离。换热***包括上述的换热装置，还包括风机，连接风机与换热装置的第二热管以及第一热管；第一热管上设置有介质入口，第二热管上设置有介质出口；第一热管与第二热管均浸在导热介质中，介质入口和介质出口脱离导热介质设置。

Description

多孔介质换热装置及***
技术领域
本发明涉及多孔介质换热装置及***，可用于解决现有对流换热效率低的问题，属于氢化或脱氢技术领域。
背景技术
现有技术中，储氢过程中使用的金属合金储氢材料为了增大储氢量，大多采用粉状多孔形态，表面积越大，氢储存量越大。储氢过程中会产生热量，产生的热量导致温度的升高，而温度的升高会降低储氢能力，因此，储氢工艺一般采用加压降温储氢；在释氢过程中，由于需要消耗热量以增加氢元素的活化能，从而摆脱储氢合金的束缚，因此，释氢工艺一般为加温降压释氢。
一般情况下，储氢过程中的换热总共包括三种方式：传导、对流或者辐射；由于储氢和释氢过程的温度均不会达到太高(不超过500度)，所以很难通过加大辐射换热的方式给多孔介质(储氢合金)加温或者降温；另外，多孔介质由于气相和固相交替存在，热传导率很低，所以传导效果也很差。然而，现有的通过对流进行换热的方式的换热效率较低，以至于储氢效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供多孔介质换热装置及***，该***解决了现有对流换热效率低的问题，以提高储氢效率。
本发明的技术解决方案是：
一种多孔介质换热装置，包括：多片间隔设置的片状热管，每相邻两个片状热管之间设置多孔储氢合金；
每个片状热管上均设置有流通孔；
相邻的片状热管上的流通孔交错排列，前一个片状热管的流通孔对应后一个片状热管的多个流通孔的中心，如此往复设置，该中心为贯通孔，每一个片状热管的流通孔对应相邻片状热管的一个贯通孔，该流通孔和该贯通孔之间的距离为空间内最短距离。
优选地，第一个片状热管的流通孔的个数与第二个片状热管的贯通孔的个数相同。
优选地，每个所述片状热管的上部均伸出换热装置的顶面。
优选地，每个所述片状热管的下部均伸出换热装置的底面。
优选地，所述片状热管为板式热管。
一种多孔介质换热***，包括上述的多孔介质换热装置，还包括风机，所述多孔介质换热装置与所述风机之间按照气体的顺时针流向分别连接有第二热管和第一热管；所述第一热管上设置有介质入口，所述第二热管上设置有介质出口；
所述第一热管与所述第二热管均浸在导热介质中，介质入口和介质出口脱离导热介质设置。
优选地，所述第一热管连接所述多孔介质换热装置的顶部与所述风机的顶部，所述第二热管连接所述多孔介质换热装置的底部与所述风机的底部。
优选地，所述第一热管和所述第二热管均包括顺滑管道，该顺滑管道的用于介质流通的通道内没有弯折角。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)、采用片状热管或板式热管，能够解决现有技术中使用棒状热管的对流长度不好、热量小、面积小、换热系数小的问题；
(2)、在片状热管或板式热管的流通孔交错设置的前提下，在第二个片状热管上设置多个中心，且每个中心处对应一个贯通孔的设计，能够在介质流通时，实现介质通过最短距离进行换热的方式，增加换热效率；
(3)以包含5个片状热管为例，其中第一片与第三片结构相同，第二片与第四片结构相同，能够确保前一个片状热管的每个热管均能够匹配下一个片状热管的位于各中心的中心贯通孔，能够获得最短对流路径，从而增加对流效率。
附图说明
图1为本发明的多孔介质换热装置的结构示意图(一)；
图2为本发明的多孔介质换热装置的单片片状热管；
图3为本发明的现有技术的多孔介质换热装置的原始结构示意图；
图4为本发明的多孔介质换热装置的结构示意图(二)；
图5为本发明的多孔介质换热装置的结构示意图(三)；
图6为本发明的多孔介质换热***的结构示意图。
附图标记：
1-多孔储氢合金；2-板式热管；3-换热***；
21-第一片；22-第二片；23-第三片；24-第四片；
31-风机；32-第一热管；33-第二热管；34-换热装置；
321-介质入口；331-介质出口。
具体实施方式
实施例
本发明提供多孔介质换热装置及***的方案，具体如下：
一种多孔介质换热装置34，如图1-5所示，包括：多片间隔设置的片状热管，每相邻两个片状热管之间设置多孔储氢合金1；每个片状热管上均设置有流通孔；相邻的片状热管上的流通孔交错排列，前一个片状热管的流通孔对应后一个片状热管的多个流通孔的中心，如此往复设置，如图4所示，该中心为贯通孔(第二片22上的a’,b’,c’均为中心位置的贯通孔，分别对应第一片21上的流通孔a，b，c)，每一个片状热管的流通孔对应相邻片状热管的一个贯通孔，该流通孔和该贯通孔之间的距离为空间内最短距离，最短距离的设置是为了考虑对流效率的最大化。
需要指出的是，如图3所示，第一片21与第三片23的结构相同，第二片22与第四片24的结构相同。
本实施例的可选方案为，第一个片状热管的流通孔的个数与第二个片状热管的贯通孔的个数相同。
本实施例的可选方案为，每个片状热管的上部均伸出换热装置34的顶面，以使伸出的部分能够浸入低温导热油中。
本实施例的可选方案为，每个片状热管的下部均伸出换热装置34的底面，以使伸出的部分浸入高温导热油中。
本实施例的可选方案为，片状热管为板式热管2。
采用片状热管或板式热管2的方案，是为了提高换热过程中的对流长度，片状热管及板式热管2相较于现有技术的棒状热管的热量大，面积大，换热系数也更高。
本发明提供的一种多孔介质换热***3，包括上述的多孔介质换热装置34，还包括风机31，该风机31的风机31风量是储氢风量或释氢风量的几倍或者十几倍，甚至更高的倍数，此处风机31的多倍设置，是为了增加风的流量，加强换热，提高对流换热效率，从而大大增加储氢效率；多孔介质换热装置34与风机31之间按照气体的顺时针流向分别连接有第二热管33和第一热管32；第一热管32上设置有介质入口321(即氢气入口)，第二热管33上设置有介质出口331(即氢气出口)；第一热管32与第二热管33均浸在导热介质中，介质入口321和介质出口331脱离导热介质设置，优选的，将上部伸出的热管沉浸在导热油中，将下部伸出的热管也沉浸在导热油中；即，第一热管32和第二热管33伸出换热装置34的部分均沉浸在导热油中。
需要指出的是，本实施例的多孔介质换热***3在应用时，主要通过设置在中心的贯通孔，实现介质的直线对流，从而加快对流效率，其中，多个位于不同中心的贯通孔与前一个相应的片状热管的流通孔一一对流，从而实现最短距离的对流，增加对流效率；具体的，在储氢时，上部热管(即第一热管32)引入低温导热油(低温是指低于储氢温度)，这样热管形成低温区域，将储氢释放的热量带走。在释氢时，下部热管(即第二热管33)引入高温导热油(高温是指高于释氢温度)，这样热管形成高温区域，给储存的氢元素增加温度，从而增加释氢效率。
如图3所示为现有技术中的对流方式，可以直接看出，对流路径较长；如图4所示，在原有技术的基础上，增加了中心处贯通孔的设置，由于两点之间线段最短，即对流路径最短，从而增加对流速度，提高换热效率。
本实施例的可选方案为，如图6所示，第一热管32连接多孔介质换热装置34的顶部与风机31的顶部，第二热管33连接多孔介质换热装置34的底部与风机31的底部；采用这样的顺次连接，且，第一热管32与第二热管33之间通过风机31分割开来，能够使第一热管32和第二热管33实现不同的作用，即，第一热管32用于储氢过程，第二热管33用于释氢过程。
本实施例的可选方案为，第一热管32和第二热管33均包括顺滑管道，该顺滑管道的用于介质流通的通道内没有弯折角，采用通道内没有弯折角的结构设置，能够使得通道内介质流通过程中阻力值最小，从另一方面增加对流效率。
采用本实施例的多孔介质换热装置34及***，能够通过对流方式提高换热效率，通过如下方式实现效果：采用片状热管或板式热管2，能够解决现有技术中使用棒状热管的对流长度不好、热量小、面积小、换热系数小的问题；在片状热管或板式热管2的流通孔交错设置的前提下，在第二个片状热管上设置多个中心，且每个中心处对应一个贯通孔的设计，能够在介质流通时，实现介质通过最短距离进行换热的方式，增加换热效率；以包含5个片状热管为例，其中第一片21与第三片23结构相同，第二片22与第四片24结构相同，能够确保前一个片状热管的每个热管均能够匹配下一个片状热管的位于各中心的中心贯通孔，能够获得最短对流路径，从而增加对流效率。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (8)

1.一种多孔介质换热装置，其特征在于，包括：多片间隔设置的片状热管，每相邻两个片状热管之间设置多孔储氢合金；
每个片状热管上均设置有流通孔；
相邻的片状热管上的流通孔交错排列，前一个片状热管的流通孔对应后一个片状热管的多个流通孔的中心，如此往复设置，该中心为贯通孔，每一个片状热管的流通孔对应相邻片状热管的一个贯通孔，该流通孔和该贯通孔之间的距离为空间内最短距离。
2.根据权利要求1所述的多孔介质换热装置，其特征在于，第一个片状热管的流通孔的个数与第二个片状热管的贯通孔的个数相同。
3.根据权利要求1所述的多孔介质换热装置，其特征在于，每个所述片状热管的上部均伸出换热装置的顶面。
4.根据权利要求1所述的多孔介质换热装置，其特征在于，每个所述片状热管的下部均伸出换热装置的底面。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多孔介质换热装置，其特征在于，所述片状热管为板式热管。
6.一种多孔介质换热***，其特征在于，包括上述权利要求1-5任一项所述的多孔介质换热装置，还包括风机，所述多孔介质换热装置与所述风机之间按照气体的顺时针流向分别连接有第二热管和第一热管；所述第一热管上设置有介质入口，所述第二热管上设置有介质出口；
所述第一热管与所述第二热管均浸在导热介质中，介质入口和介质出口脱离导热介质设置。
7.根据权利要求6所述的多孔介质换热***，其特征在于，所述第一热管连接所述多孔介质换热装置的顶部与所述风机的顶部，所述第二热管连接所述多孔介质换热装置的底部与所述风机的底部。
8.根据权利要求6所述的多孔介质换热***，其特征在于，所述第一热管和所述第二热管均包括顺滑管道，该顺滑管道的用于介质流通的通道内没有弯折角。
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