一種仿生肺泡布局的多球耦合相變儲熱材料結構及儲熱罐，屬于相變儲熱技術領域。解決了現有傳統單球形狀的相變儲熱材料存在換熱速率和儲熱密度較低，難以滿足對高換熱速率和高儲熱密度需求的問題。技術要點：該結構具有多個相變儲熱球，多個相變儲熱球通過仿生不同肺泡數量耦合構成肺泡儲熱球模型；當相變儲熱球個數為三時，構成仿生三肺泡儲熱球模型；當相變儲熱球個數為四時，仿生四肺泡儲熱球模型；當相變儲熱球個數為五時，仿生五肺泡儲熱球模型。儲熱罐，包括罐體和填充至其內的仿生肺泡布局的多球耦合相變儲熱材料。本發明通過仿生肺泡布置，對相變儲熱材料的形狀進行改進，提高儲熱系統的儲熱速率和儲熱密度，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種相變儲熱材料結構及儲熱罐，具體涉及一種仿生肺泡布局的多球耦合相變儲熱材料結構及儲熱罐，屬于相變儲熱技術領域。

背景技術

隨著化石能源的逐漸消耗，能源危機日益加重，利用儲熱提高能量分級利用效率，是緩解能源短缺問題的重要途徑。根據是否發生相變，儲熱分為相變儲熱和非相變儲熱。相變儲熱是利用物質在相變的過程中吸收或者釋放大量能量的現象，結合換熱器，以達到對能量進行儲存和利用的目的。相比于顯熱儲熱，相變儲熱技術具有質量輕和體積小的特點，且能夠使熱量持續供給，確保輸出溫度恒定或波動較小。基于相變材料(PCM)的潛熱存儲因具有儲熱密度大(其儲熱性能是顯熱儲熱技術的5-10倍以上)及結構緊湊等優點，在航空航天、電力“移峰填谷”、空調與供暖、工業余熱的回收等領域均有較好發展前景，其中，進一步提高相變儲熱的速率和儲熱密度是亟待解決的問題。

填充床相變儲熱系統是相變儲熱技術中一種相對成熟且簡單的儲熱和換熱設備，近年來出現了較多對其相變儲熱性能的研究。對單純以導熱為主的相變儲熱與以導熱和自然對流共同作用的儲熱過程，高溫輻射換熱、導熱及自然對流耦合對球體儲熱性能的影響很大，不同傳熱流體溫度、球體直徑、形狀等對儲熱性能的影響規律不同。設置合理的儲熱材料的直徑和形狀，是提高儲熱速率和儲熱密度的關鍵因素。

目前，在儲熱系統換熱過程中，傳統相變儲熱材料為單個球隨機布置，換熱效果差。為了提高儲熱效果，多設計大體積的儲熱罐，造成重量過大，不能適應現階段航空航天領域等高端設備的高效換熱需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種仿生肺泡布局的多球耦合相變儲熱材料結構及儲熱罐，以解決傳統單球形狀的相變儲熱材料存在換熱速率和儲熱密度較低，難以滿足對高換熱速率和高儲熱密度需求的問題。本發明通過仿生生物體肺泡孔的結構布置，對相變儲熱材料的形狀進行改進，設計了一種全新的儲熱材料結構，通過優化儲熱材料的形狀，提高儲熱系統的儲熱速率和儲熱密度，具有廣闊的應用前景。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

方案一：一種仿生肺泡布局的多球耦合相變儲熱材料結構，該結構具有多個相變儲熱球，所述多個相變儲熱球通過仿生不同肺泡數量耦合構成肺泡儲熱球模型；當相變儲熱球個數為三時，構成仿生三肺泡儲熱球模型；當相變儲熱球個數為四時，仿生四肺泡儲熱球模型；當相變儲熱球個數為五時，仿生五肺泡儲熱球模型。

進一步地：所述仿生三肺泡儲熱球模型中每個相變儲熱球的球心相連構成等邊三角形。

進一步地：所述仿生四肺泡儲熱球模型中每個相變儲熱球的球心相連構成等四面體。

進一步地：所述仿生五肺泡儲熱球模型中每個相變儲熱球的球心相連構成六面體。

進一步地：所述相變儲熱球由外至內包括外殼、固態熔鹽和液態熔鹽，在固態熔鹽和液態熔鹽交合處形成糊狀區。

方案二：一種具有仿生肺泡布局的多球耦合相變儲熱材料的儲熱罐，包括罐體和方案一所述的一種仿生肺泡布局的多球耦合相變儲熱材料，一種仿生肺泡布局的多球耦合相變儲熱材料填充至罐體內。

本發明所達到的效果為：