式、螺桿螺帶式槳葉，輔助擾流板25 強化混合，擾流板25長度優(yōu)選100-2000mm，高度優(yōu)選50-300mm。擠出機30能將混合器20 中的相變材料擠出成型，擠出機30內(nèi)設(shè)有絞龍機構(gòu)31，絞龍機構(gòu)31優(yōu)選45-150毫米，長徑 比L/D優(yōu)選18-25 :1，材質(zhì)優(yōu)選304、316不銹鋼或合金材質(zhì)。擠出機30的外壁設(shè)有與絞龍 機構(gòu)31的長度相適應(yīng)的第二換熱夾套32,擠出機30的出料端可拆卸的連接有口模33,擠 出機30的進料端通過緩沖罐34連接混合罐21的底部且緩沖罐34的水平高度低于混合罐 21的水平高度。
[0037] 循環(huán)系統(tǒng)40包括用管道連接儲熱罐11的第二循環(huán)泵41，所述的第二循環(huán)泵41通 過管道連接第一換熱夾套24和第二換熱夾套32。在第一換熱夾套24和第二循環(huán)泵41之 間的管路上設(shè)置第三閥門53,在第二換熱夾套32和第二循環(huán)泵41之間的管路上設(shè)置第四 閥門54,在第二換熱夾套32和儲熱罐11之間的管路上設(shè)置第五閥門55,循環(huán)系統(tǒng)40還包 括設(shè)置在儲熱罐11內(nèi)的換熱盤管42,所述的換熱盤管42的兩端分別連接第二循環(huán)泵41的 進料端和出料端，從而使換熱盤管42、第二循環(huán)泵41、第一換熱夾套24和第二換熱夾套32 形成一個封閉的回路，該封閉的回路內(nèi)填充有換能液。上述的第一閥門51、第二閥門52、第 三閥門53、第四閥門54和第五閥門55優(yōu)選為電磁閥。
[0038] 上述的抗過冷劑為五水偏硅酸鈉，抗分層劑為明膠，保水劑為二聚甘油。明膠是一 種高分子線性多糖，由4個單糖分子組成的基本單元重復(fù)聚合而成.其基本單元是由1，3- 和1，4一連接的2個葡萄糖殘基，1，3-連接的1個葡萄糖醛酸殘基，和1，4一連接的1個鼠 李糖殘基組成。
[0039] 優(yōu)選地，相變材料儲能劑由下列質(zhì)量分數(shù)的成分組成：
[0040] 三水醋酸鈉 92%; 五水偏硅酸鈉 2%; 明膠 5%; 二聚甘油 1%。
[0041] 上述相變材料儲能劑的生產(chǎn)工藝為：將三水醋酸鈉加入混合機中，開啟低速攪拌， 在攪拌下依次加入抗過冷劑、抗分層劑和保水劑，然后低速混合30分鐘，開啟高速攪拌30 分鐘，停止，生產(chǎn)完成。低速攪拌速度是l〇〇r/min，高速攪拌速度是500r/min?；旌蠙C為立 式混合機，由機座部分、混合容器部分、傳動部分等組成。
[0042] 目前太陽能儲能器所用相變材料主要有有機材料和無機材料2種，有機材料主要 是蠟類，它具有性能穩(wěn)定、溫度恒定等特點，然而蠟類材料存在價格高、單位體積儲能量小、 易燃等缺點。無機材料主要是以三水醋酸鈉為主的復(fù)合相變材料，三水醋酸鈉相對密度 I. 528g/cm3,熔點58°C，融化熱265kJ/kg，導(dǎo)熱系數(shù)0. 5WAm · °C，適合作為太陽能儲熱材 料，然而三水醋酸鈉存在過冷和相分層現(xiàn)象，需要添加成核劑和增稠劑。傳統(tǒng)的三水醋酸鈉 為主的復(fù)合相變材料研宄主要是依靠添加硼砂、羧甲基纖維素鈉等手段克服過冷和分層現(xiàn) 象，生產(chǎn)工藝上主要是加熱到58°C以上，此時三水醋酸鈉已呈液體，三水醋酸鈉作為相變材 料經(jīng)過一段長時間受熱，吸收了大量的熱能，增大了企業(yè)的能源成本費用，并且熔融態(tài)相變 材料在室溫下凝固成大塊固體，不利于封裝，影響客戶使用體驗。
[0043] 本發(fā)明的相變材料通過采用新型抗過冷劑和新型抗分層劑，消除了過冷和分層現(xiàn) 象，經(jīng)過長期循環(huán)實驗，產(chǎn)品指標(biāo)滿足要求，長期穩(wěn)定性良好。相變材料對銅、鋁、不銹鋼腐 蝕率滿足符合標(biāo)準SH/T0085-91 (發(fā)動機冷卻液腐蝕測定法）的要求，能夠應(yīng)用在金屬儲能 器中長期應(yīng)用不腐蝕。
[0044] 相變材料經(jīng)過出廠取樣檢測，同時在高低溫循環(huán)箱內(nèi)冷熱相變循環(huán)40-70°C 1000 次后再次檢測，檢測產(chǎn)品長期穩(wěn)定性情況。產(chǎn)品檢測結(jié)果如表1所述，出廠產(chǎn)品檢驗合格， 經(jīng)過1000次高低溫相變循環(huán)后，產(chǎn)品相變溫度升高了 l-2°c，仍符合55-60°C的范圍。相變 焓降低微小，大于200KJ/Kg，過冷度是2°C，金屬腐蝕率符合SH/T0085-91的要求，綜上，本 發(fā)明的相變材料儲能劑經(jīng)過1000次相變循環(huán)后，產(chǎn)品穩(wěn)定性良好，能夠滿足太陽能儲能器 的應(yīng)用。詳見附表1-3及圖2。
[0045] 其中，附表1 :產(chǎn)品檢測結(jié)果；附表2 :出廠時產(chǎn)品對金屬腐蝕率實際值與標(biāo)準值的 比較；附表3 :循環(huán)后產(chǎn)品對金屬腐蝕率實際值與標(biāo)準值的比較。
[0046] 附表1產(chǎn)品檢測結(jié)果
[0047]
【主權(quán)項】
1. 一種節(jié)能型相變材料生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，包括能將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能并進行熱 能儲藏及釋放的相變材料儲熱器（10)、能夠?qū)⑾嘧儾牧线M行攪拌混合的混合器（20)以及 能將混合器（20)中的相變材料擠出成型的擠出機（30)，所述的相變材料儲熱器（10)通過 循環(huán)系統(tǒng)（40)連接混合器（20)和擠出機（30)，所述的循環(huán)系統(tǒng)（40)能將相變材料儲熱 器（10)的熱能對混合器（20)和擠出機（30)進行熱交換，所述的擠出機（30)連接混合器 (20)，所述的相變材料儲熱器（10)的包括相變材料板（14)，相變材料板（14)內(nèi)填充有相變 材料儲能劑，所述的相變材料儲能劑由三水醋酸鈉、抗過冷劑、抗分層劑和保水劑組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型相變材料生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的相變材料儲 熱器（10)包括儲熱罐（11)和用管道連通儲熱罐（11)的太陽能集熱器（12)，所述的儲熱罐 (11)與太陽能集熱器（12)之間的管道上設(shè)有第一循環(huán)泵（13)，所述的儲熱罐（11)內(nèi)設(shè)有 若干相變材料板（14)，儲熱罐（11)內(nèi)還填充有換能液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能型相變材料生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的相變材料板 (14)包括與儲熱罐（11)固定連接的且呈封閉狀的熱交換板（141)，所述的熱交換板（141) 內(nèi)填充有相變材料儲能劑，所述的相變材料儲能劑由三水醋酸鈉、抗過冷劑、抗分層劑和保 水劑組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)能型相變材料生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的抗過冷劑為 五水偏硅酸鈉，所述的抗分層劑為明膠，所述的保水劑為二聚甘油，所述的相變材料儲能劑 由下列質(zhì)量分數(shù)的成分組成：
5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任意一項所述的節(jié)能型相變材料生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的 混合器（20)包括混合罐（21)，混合罐（21)內(nèi)設(shè)有攪拌機構(gòu)（22)，混合罐（21)的頂部設(shè)有 投料口（23)，混合罐（21)外壁設(shè)有第一換熱夾套（24)，所述的擠出機（30)內(nèi)設(shè)有絞龍機 構(gòu)（31)，擠出機（30)的外壁設(shè)有與絞龍機構(gòu)（31)的長度相適應(yīng)的第二換熱夾套（32)，擠 出機（30)的出料端可拆卸的連接有口模（33)，擠出機（30)的進料端通過緩沖罐（34)連接 混合罐（21)的底部且緩沖罐（34)的水平高度低于混合罐（21)的水平高度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能型相變材料生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的攪拌機構(gòu) (22)包括攪拌槳（221)，攪拌槳（221)連接驅(qū)動器，所述的混合罐（21)內(nèi)還設(shè)有至少一塊 與混合罐（21)內(nèi)壁固定連接的擾流板（25)且擾流板（25)位于攪拌槳（221)上方。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能型相變材料生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的循環(huán)系統(tǒng) (40)包括用管道連接儲熱罐（11)的第二循環(huán)泵（41)，所述的第二循環(huán)泵（41)通過管道 連接第一換熱夾套（24)和第二換熱夾套（32);所述的循環(huán)系統(tǒng)（40)還包括設(shè)置在儲熱罐 (11)內(nèi)的換熱盤管（42)，所述的換熱盤管（42)的兩端分別連接第二循環(huán)泵（41)的進料 端和出料端，從而使換熱盤管（42)、第二循環(huán)泵（41)、第一換熱夾套（24)和第二換熱夾套 (32)形成一個封閉的回路，該封閉的回路內(nèi)填充有換能液。
8. -種節(jié)能型相變材料的制作方法，其特征在于，包括以下步驟： A、 將相變材料儲熱器（10)通過太陽能換熱后將熱能儲存在相變材料儲熱器（10)的相 變材料板（14)中，通過循環(huán)泵將相變材料儲熱器（10)中的熱能傳遞給混合器（20)和擠出 機（30); B、 將三水醋酸鈉、抗過冷劑、抗分層劑和保水劑加入到混合器（20)，低速攪拌若干分鐘 后再高速攪拌若干分鐘，混合均勻后得到相變材料混合物； C、 將相變材料混合物加入到擠出機（30)中，擠出成型，得到相變材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的節(jié)能型相變材料的制作方法，其特征在于，在步驟A中，相變 材料板（14)中填充有相變材料儲能劑，相變材料儲能劑由三水醋酸鈉、五水偏硅酸鈉、明 膠和二聚甘油且重量比為92:2:5:1 ; 在步驟B中，所述的抗過冷劑為五水偏硅酸鈉，所述的抗分層劑為明膠，所述的保水劑 為二聚甘油，三水醋酸鈉：五水偏硅酸鈉：明膠：二聚甘油的重量比為92:2:5:1。
10. -種節(jié)能型相變材料儲能劑，其特征在于，由三水醋酸鈉、抗過冷劑、抗分層劑和保 水劑組成，所述的抗過冷劑為五水偏硅酸鈉，所述的抗分層劑為明膠，所述的保水劑為二聚 甘油，三水醋酸鈉：五水偏硅酸鈉：明膠：二聚甘油的重量比為92:2:5:1。
【專利摘要】本發(fā)明屬于相變材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種節(jié)能型相變材料儲能劑及其制作方法和生產(chǎn)設(shè)備。解決了現(xiàn)有技術(shù)不節(jié)能的技術(shù)問題。生產(chǎn)設(shè)備包括能將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能并進行熱能儲藏及釋放的相變材料儲熱器、能夠?qū)⑾嘧儾牧线M行攪拌混合的混合器以及能將混合器中的相變材料擠出成型的擠出機，所述的相變材料儲熱器通過循環(huán)系統(tǒng)連接混合器和擠出機，所述的循環(huán)系統(tǒng)能將相變材料儲熱器的熱能對混合器和擠出機進行熱交換。制作方法包括換熱、混合、擠出成型等步驟。本發(fā)明具有節(jié)能、易于生產(chǎn)，生產(chǎn)的相變材料穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
【IPC分類】C09K5-06
【公開號】CN104559937
【申請?zhí)枴緾N201410853251
【發(fā)明人】胡海強, 胡寶建, 馮欽
【申請人】輕工業(yè)自動化研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日