CN104764351A - 一种经济型砂粒蓄热包块、制备方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种经济型砂粒蓄热包块、制备方法及用途。属于太阳能利用、废热循环利用技术领域。它由蓄热砂粒、外壳和、或导热剂、防护袋组成。不仅资源丰富，物美价廉，而且结构简单，蓄热快，清洁干爽，便于携带、清洗与消毒，生态环保，安全节能，适合工厂、实验室、办公室、住宅、饭店等场所采用，市场前景广阔。

Description

一种经济型砂粒蓄热包块、制备方法及用途

技术领域

本发明公开了一种经济型砂粒蓄热包块、制备方法及用途。属于太阳能利用、废热循环利用技术领域。

背景技术

随着我国经济社会的发展，石油、天然气、煤炭等化石能源的快速消耗，能源供需矛盾的日益加剧，国家能源安全问题凸显。太阳能利用、工业废热乃至家庭废热的循环利用，成为了节能环保领域研究的热点。目前研究较多的是相变蓄热技术，虽然蓄热量较大，但也存在相变蓄热材料成本较高，难以大面积推广的问题。对家庭热管理来说，除了空调、热力集中供暖系统、地暖等高能耗的成熟技术和太阳能热水器之外，光伏发电尚处于起步阶段，成本很高，需靠政府补贴才能推广，缺乏低成本太阳能蓄热供热技术。

对家庭或饭店炒菜来说，经常遇到的麻烦是，冷天气因为热菜品和室温之间温差很大，前面炒的热菜一会儿就凉了，全部炒完或者客人晚到的时候菜品就凉了，又需用微波炉去热，浪费电能，还影响菜品鲜味和口感。另外冬天很多家庭用热水袋暖被窝，经常发生热水泄漏，弄湿被窝之外，还引起烫伤，存在安全隐患。

针对以上问题，为了降低太阳能、废热利用的蓄热成本，本发明按就地取材原则，开发基于资源特别丰富、物美价廉的砂粒作为蓄热体的新技术。

发明内容

本发明公开了一种经济型太阳能利用和废热循环利用的技术方案，设计了一种结构简单的砂粒蓄热包块，并公开了其制备方法和用途。

所述经济型砂粒蓄热包块、制各方法及用途，其特征在于包块由外壳底部1、蓄热砂粒2、外壳上盖3和、或导热剂、防护袋组成，包块中的蓄热砂粒为河砂、湖砂、山砂、海砂、沙漠砂、人工砂、矿砂、石英砂、金刚砂中的至少一种。优选的方案是外壳上盖带有接口4。

所述蓄热砂粒虽然单位质量的蓄热量不如相变蓄热材料，比热小于水，但密度较大，升温较快，生态环保，安全节能，作为低成本蓄热体，经济耐用，便于携带、清洗与消毒，适合化工、热电、建筑、餐饮等行业采用，市场前景广阔。

附图说明

图1长方体砂粒蓄热包块结构示意图。

图2圆柱体砂粒蓄热包块结构示意图。

1、外壳底部 2、蓄热砂粒 3、外壳上盖 4、接口

具体实施方式

具体来说，上述蓄热砂粒的粒度为20nm-100mm，较好的粒度为3μm-30mm，最好的粒度为20μm-5mm。综合考虑市售天然砂、人工砂、矿砂、石英砂、金刚砂等的实际粒度、导热能力、原料和粉碎加工成本等因素，确定适宜的砂粒粒度。一般来说，导热性差的砂粒或市售细颗粒成本不高的砂粒，采用较小粒度，改善蓄热性能，提高蓄热供热速度。

所述蓄热砂粒，当不含金刚砂的蓄热砂粒单独蓄热时，优选搭配导热剂使用快速蓄热放热，所述导热剂为石墨、碳纤维、碳粉、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、金属粉中的至少一种，可以是无孔或多孔结构的导热剂粉末。所述金属粉是指导热性好、价格不太高的铝、铜、铁、硅粉及其合金的粉末，优选铜粉、铝粉、硅粉。

所述导热剂用量为整个蓄热砂粒质量的0.1-30％，优选的用量为0.3-20％，最好的用量为0.5-15％。视导热剂导热性能和价格确定用量，如石墨、碳纤维、氮化铝、金属粉等用量可以较少，比如0.1-5％，而氧化铝、氧化镁、氧化锌等可以用量可加一些，如3-30％。

所述包块的外壳材质为碳钢、不锈钢、铝、铜、合金、塑料、橡胶、木、竹、陶瓷、玻璃中的一种，优选的外壳材质为镀层碳钢、不锈钢、铝、合金、陶瓷、防晒导热塑料或橡胶中的至少一种，可以是复合材料。可以是透明的塑料、橡胶或玻璃，浅色砂粒最好搭配深色导热剂使用；也可以是不透明的金属、合金，优选的方案是进行金属表面黑化处理减少反射，或涂黑度较大的深色，利于辐射蓄热。

优选的外壳方案是上盖带有接口，可以抽真空或充氮气、氩气或氦气等惰性气体，那些容易被空气氧化的导热剂使用寿命就能大为提高。外壳可以是单层或带真空夹层的双层，还可以倒圆角增加安全性。

同时，本发明公开了砂粒蓄热包块的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将河砂、湖砂、山砂、海砂、沙漠砂、人工砂、矿砂、石英砂、金刚砂中的至少一种，洗净，粉碎和、或过筛，得到指定粒度的蓄热砂粒；

2)将所述指定粒度的一种或多种蓄热砂粒，和、或导热剂，通过搅拌、研磨或球磨等方法混合均匀，装入蓄热砂粒外壳内密封制得砂粒蓄热包块；

和、或3)当有容易被空气氧化的导热剂存在时，通过外壳上带有的接口抽真空或充氮气、氩气或氦气等惰性气体，然后密封保护，制得砂粒蓄热包块。

为了说明本发明如何实施，公开上述方法制得的砂粒蓄热包块的用途，包括但不限于这些用途。

该砂粒蓄热包块可作为廉价的太阳能蓄热体使用，在屋顶、阳台、车上、空地、海上等很多场所蓄集太阳能。优选的方案是将砂粒蓄热包块放在充满阳光的密闭透明容器内，底部垫泡沫等绝热保温垫块，减少对流、传导散热，提高蓄热效果。

该砂粒蓄热包块可作为高温炉、燃气灶等有辐射散热或废热的场所，达到减少辐射散热、改善工作热环境，同时蓄集热能的目的。对于高温炉、燃气灶四周等温度较高的场所，优选的外壳材质是耐高温的不锈钢或陶瓷，以便损坏外壳。

对家庭或饭店炒菜来说，经常遇到的麻烦是，冷天气因为热菜品和室温之间温差很大，前面炒的热菜一会儿就凉了，等全部炒完或者客人晚到的时候，又需用微波炉去热，浪费电能，还影响菜品鲜味和口感。本发明提供的砂粒蓄热包块蓄热后，可作为保温箱、保温桶中的热菜、热面包等食品热损失的主动补偿热源，使热食品与存放环境之间的温差大幅降低，保温时间大大延长。

砂粒蓄热包块蓄热后，可作为沙浴理疗床的热源，可以加热洗碗水提高洗涤效率。

还可以替代热水袋暖被窝、暖手、暖脚、温肚子，优选的方案是包块外壳的外面包覆无纺布或塑胶的防护袋(未在图中画出)，间接接触皮肤，达到防烫或防油、防尘的目的。

砂粒蓄热包块蓄热后，可作为反应原料预热、化学反应器或设备管道的辅助热源，降低能耗。

作为上述用途时，当体系需热量较多时，优选的方案是准备2个以上的砂粒蓄热包块，交替使用，至少有一个蓄热，至少有一个能供热。

本发明不局限于上述为了说明实施方法的方案，任何在本发明方案启示下，作出的形状、结构、组成的近似改良方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种经济型砂粒蓄热包块、制备方法及用途，其特征在于包块由蓄热砂粒、外壳和、或导热剂、防护袋组成，包块中的蓄热砂粒为河砂、湖砂、山砂、海砂、沙漠砂、人工砂、矿砂、石英砂、金刚砂中的至少一种。

2.一种砂粒蓄热包块，其特征在于蓄热砂粒的粒度为20nm-100mm，较好的粒度为3μm-30mm，最好的粒度为20μm-5mm。

3.一种砂粒蓄热包块，其特征在于不含金刚砂的蓄热砂粒单独蓄热时，优选搭配导热剂使用快速蓄热放热，所述导热剂为石墨、碳纤维、碳粉、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、金属粉中的至少一种，导热剂用量为整个蓄热砂粒质量的0.1-30％，优选的用量为0.3-20％，最好的用量为0.5-15％。

4.一种砂粒蓄热包块，其特征在于包块的外壳材质为碳钢、不锈钢、铝、铜、合金、塑料、橡胶、木、竹、陶瓷、玻璃中的一种，优选的外壳材质为镀层碳钢、不锈钢、铝、合金、陶瓷、防晒导热塑料或橡胶中的一种，最好是外壳上带有接口，可以抽真空或充氮气、氩气或氦气等惰性气体，提高导热剂使用寿命。

5.一种砂粒蓄热包块的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将河砂、湖砂、山砂、海砂、沙漠砂、人工砂、矿砂、石英砂、金刚砂中的至少一种，洗净，粉碎和、或过筛，得到指定粒度的蓄热砂粒；

2)将所述指定粒度的至少一种蓄热砂粒，和、或选定的导热剂，通过搅拌、研磨或球磨等方法混合均匀，装入蓄热砂粒外壳内密封制得砂粒蓄热包块；

和、或3)当有容易被空气氧化的导热剂存在时，通过外壳上带有的接口抽真空或充氮气、氩气或氦气等惰性气体，然后密封保护，制得砂粒蓄热包块。

6.一种砂粒蓄热包块的用途，其特征在于作为太阳能蓄热体，在屋顶、阳台、车上、空地、海上蓄集太阳能。

7.一种砂粒蓄热包块的用途，其特征在于作为高温炉、燃气灶四周利用废热的蓄热体，减少辐射散热，优选的外壳材质是耐高温的不锈钢或陶瓷。

8.一种砂粒蓄热包块的用途，其用途在于蓄热后作为保温箱、保温桶中的热食品提供补偿热损失的热源，延长保温时间。

9.一种砂粒蓄热包块的用途，其特征在于作为作为沙浴理疗床、暖被窝、暖身子的热源，优选的方案是包块外壳的外面包覆无纺布或塑胶的防护袋，间接接触皮肤，达到防烫或防油、防尘的目的。

10.一种砂粒蓄热包块的用途，，其用途在于作为反应原料预热、化学反应器或设备管道的辅助热源。