【技术实现步骤摘要】
本申请属于相变储热冷，更具体地说，是涉及一种基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统。
技术介绍
1、《2023世界能源年鉴》显示，2022年全球能源消费总量达到16.31亿吨油当量，同比增长2％，其中煤、石油、天然气三种化石能源合计占比82.6％，可见传统能源依然主导全球能源结构。然而应用传统能源造成的能源短缺和气候变化严重制约社会的发展，推动能源结构绿色转型刻不容缓。可再生能源具有瞬时性和间歇性的特点，无法满足稳定有效的能源输出，进一步影响电力系统的稳定性和可靠性；另一方面，大量高品质余热没有得到有效利用，导致能源利用率较低。这两个原因极大限制了可再生能源在工业上的大规模应用。相变储能技术是解决这两个矛盾的关键，在太阳能热利用、建筑节能、余热回收、冷链运输等领域具有广泛的应用前景。
2、以斜温层为原理的相变填充床储热技术因储能密度高、设备结构简单、投资成本低成为研究热点。将相变材料进行宏观封装，有序或随机堆积于填充床中，利用填料的相变潜热可以持续输出稳定的热能或冷能。纯相变材料因物理化学特性良好和资源丰富成为低温
的首选填料，然而其导热系数低，相变过程中体积变化较大、易泄漏，影响了填充床中传热流体与储热/冷单元之间的传热效率，造成相变储热/冷装置效率较低，阻碍其在工业的大规模应用。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本申请实施例的目的在于提供一种基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统。
2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种
3、在一个实施方式中，所述储能罐包括圆锥形盖体和圆柱形罐体，所述圆柱形盖体与所述圆柱形罐体通过法兰和螺栓连接，所述第一进出管道设置在所述圆锥形盖体上，所述第二进出管道设置在圆柱形罐体的底部。
4、在一个实施方式中，所述圆柱形罐体和所述圆锥形盖体均包括外壳和内胆，所述外壳和所述内胆之间设置保温层，所述保温层的导热系数＜0.045w/(m k)。
5、在一个实施方式中，所述圆柱形罐体的高径比为1.5:1-2:1。
6、在一个实施方式中，所述加热模块包括自带加热器的保温水箱和热水泵。
7、在一个实施方式中，所述冷却模块包括冷却恒温水箱和冷水泵。
8、在一个实施方式中，所述圆柱形相变胶囊的直径为25-45mm，高径比为0.45:1-0.6:1，所述圆柱形相变胶囊填充在所述圆柱形罐体内的孔隙率为0.3-0.5。
9、在一个实施方式中，所述高导热复合相变材料包括相变材料和碳基基体材料；所述碳基基体材料的质量百分比为0.1％-10％，所述相变材料为2-70℃的脂肪酸类、醇类、石蜡类或水合盐类中的至少一种；所述碳基基体材料为石墨、石墨烯、碳纤维或活性炭中的至少一种。
10、在一个实施方式中，制作所述高导热复合相变材料过程为：按照质量比分别称取相变材料和碳基基体材料，将相变材料加热至完全熔融，加入称量好的碳基基体材料，并以800r/min搅拌，得到所述高导热复合相变材料；
11、制作所述相变储能单元的过程为：将熔化状态的高导热复合相变材料加入圆柱形相变胶囊中，在室温下冷却凝固并密封；凝固后的所述圆柱形相变胶囊内所述高导热复合相变材料的质量比为60％-80％。
12、在一个实施方式中，储热过程：第一阀门和第二阀门打开，第三阀门、第五阀门和第七阀门关闭；加热模块对传热流体进行加热，并经过第一阀门和第一进出管道进入至储能罐内，传热流体与相变储能单元进行换热将热量储存于所述相变储能单元中，换热后的传热流体经第二阀门回流至加热模块内，以此循环进行储热；
13、储冷过程：第一阀门、第二阀门、第三阀门和第六阀门关闭，第四阀门、第五阀门和第七阀门打开，冷却模块对传热流体进行冷却，并经过第七阀门和第二进出管道进入储能罐内，传热流体与相变储能单元进行换热将冷能储存于所述相变储能单元中，换热后的传热流体经第五阀门和第四阀门后回流至冷却模块内，以此循环进行储冷；
14、放热过程：第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门关闭，第五阀门、第六阀门和第七阀门打开，冷却模块中的传热流体经第七阀门和第二进行管道进入储能罐内，传热流体与相变储能单元进行换热，吸收相变储能单元中的热量后，经第一进出管道、第五阀门和第六阀门进入到所述用户换热模块内，将热量传递至用户，传热流体再回流冷却模块内，以此循环进行放热；
15、放冷过程：第一阀门、第三阀门、第六阀门打开；第二阀门、第四阀门、第五阀门和第七阀门关闭，加热模块中的传热流体经第一阀门和第一进出管道进入到储能罐中，传热流体与相变储能单元进行换热，吸收相变储能单元中的冷量后，经第二进出管道、第三阀门和第六阀门进入到所述用户换热模块内，将冷量传递给用户，传热流体再回流至冷却模块中暂存，依次循环进行放冷。
16、本申请提供的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统的有益效果在于：
17、1、将高导热复合相变材料应用在相变储能单元内进行储热冷，有效解决了因纯相变材料导热性能差的固有缺陷导致的装置功率密度和效率低的问题；
18、2、通过各个管路及阀门的配合，可以实现储能罐的储热冷及放热冷的过程，以及将热冷量供用户使用；
19、3、该系统结构简单易实施，成本低廉、低碳环保，可大规模应用于低温工业领域。
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1.一种基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于，包括：储能罐(2)、加热模块、冷却模块和用户换热模块(4)，所述储能罐(2)内设有若干相变储能单元(17)，所述相变储能单元(17)包括圆柱形相变胶囊和填充在所述圆柱形相变胶囊中的高导热复合相变材料；所述储能罐(2)上的顶部设有第一进出管道，所述储能罐(2)的底部设有第二进出管道，所述加热模块设置在第一回路管道上，所述第一回路管道的两端分别与所述第一进出管道和所述第二进出管道连接，所述加热模块两端的所述第一回路管道上分别设有第一阀门(8)和第二阀门(7)；所述冷却模块和所述用户换热模块(4)间隔设置在第二回路管道上，所述第二回路管道的两端分别与所述第一进出管道和所述第二进出管道连接，所述第二进出管道上连接有第三回路管道的一端，第三回路管道的另一端连接在冷却模块和用户换热模块(4)之间的第二回路管道上，所述第三回路管道上连接有第四回路管道的一端，所述第四回路管道的另一端连接在第一进出管道和用户换热模块(4)之间的所述第二回路管道上，所述第三回路管道上位于所述第四回路管道一端的两侧分别设有第三阀门(11)和第四阀门(12)
2.如权利要求1所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：所述储能罐(2)包括圆锥形盖体(15)和圆柱形罐体(16)，所述圆柱形盖体(15)与所述圆柱形罐体(16)通过法兰和螺栓(18)连接，所述第一进出管道设置在所述圆锥形盖体(15)上，所述第二进出管道设置在圆柱形罐体(16)的底部。
3.如权利要求2所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：所述圆柱形罐体(16)和所述圆锥形盖体(15)均包括外壳和内胆，所述外壳和所述内胆之间设置保温层(14)，所述保温层(14)的导热系数＜0.045W/(m K)。
4.如权利要求3所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：所述圆柱形罐体(16)的高径比为1.5:1-2:1。
5.如权利要求1所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：所述加热模块包括自带加热器的保温水箱(1)和热水泵(5)。
6.如权利要求1所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：所述冷却模块包括冷却恒温水箱(3)和冷水泵(6)。
7.如权利要求1-6中任一项所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：所述圆柱形相变胶囊的直径为25-45mm，高径比为0.45:1-0.6:1，所述圆柱形相变胶囊填充在所述圆柱形罐体(16)内的孔隙率为0.3-0.5。
8.如权利要求7所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：所述高导热复合相变材料包括相变材料和碳基基体材料；所述碳基基体材料的质量百分比为0.1％-10％，所述相变材料为2-70℃的脂肪酸类、醇类、石蜡类或水合盐类中的至少一种；所述碳基基体材料为石墨、石墨烯、碳纤维或活性炭中的至少一种。
9.如权利要求8所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：制作所述高导热复合相变材料过程为：按照质量比分别称取相变材料和碳基基体材料，将相变材料加热至完全熔融，加入称量好的碳基基体材料，并以800r/min搅拌，得到所述高导热复合相变材料；
10.如权利要求1所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于，包括：储能罐(2)、加热模块、冷却模块和用户换热模块(4)，所述储能罐(2)内设有若干相变储能单元(17)，所述相变储能单元(17)包括圆柱形相变胶囊和填充在所述圆柱形相变胶囊中的高导热复合相变材料；所述储能罐(2)上的顶部设有第一进出管道，所述储能罐(2)的底部设有第二进出管道，所述加热模块设置在第一回路管道上，所述第一回路管道的两端分别与所述第一进出管道和所述第二进出管道连接，所述加热模块两端的所述第一回路管道上分别设有第一阀门(8)和第二阀门(7)；所述冷却模块和所述用户换热模块(4)间隔设置在第二回路管道上，所述第二回路管道的两端分别与所述第一进出管道和所述第二进出管道连接，所述第二进出管道上连接有第三回路管道的一端，第三回路管道的另一端连接在冷却模块和用户换热模块(4)之间的第二回路管道上，所述第三回路管道上连接有第四回路管道的一端，所述第四回路管道的另一端连接在第一进出管道和用户换热模块(4)之间的所述第二回路管道上，所述第三回路管道上位于所述第四回路管道一端的两侧分别设有第三阀门(11)和第四阀门(12)，所述第二回路管道上位于所述第四回路管道另一端的两侧分别设有第五阀门(9)和第六阀门(10)，所述第二进出管道和所述冷却模块之间的所述第二回路管道上设有第七阀门(13)。
2.如权利要求1所述的基于高导热相变储能介质的填充床储热冷系统，其特征在于：所述储能罐(2)包括圆锥形盖体(15)和圆柱形罐体(16)，所述圆柱形盖体(15)与所述圆柱形罐体(16)通过法兰和螺栓(18)连接，所述第一进出管道设置在所述圆锥形盖体(15)上，所述第二进出管道设置在圆柱形罐体(16)的底部。
3.如权利要求2所述的基于高导热相变储能介质的填充床储...
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