用于热能存储的结构化介质和方法_3

文档序号:8435626阅读:来源:国知局
者在至少第二容器内或在多个容器(内部容器) 内,如果这种至少第二容器或多个容器布置在共用容器内的话。在一个实施例中,结构化热 存储介质可以具有比共用容器的内部尺寸更小的尺寸,使得热能存储介质的多个块可以竖 直地以及并排地布置以便配合在共用容器内。在另一实施例中,结构化热存储介质的长度 和宽度的尺寸设定成基本等于至少第一内部容器或多个内部容器的内部长度和宽度。
[0054] 在一个实施例中,结构化热存储介质可以是单元块。图4示出四棱柱形状的块。在 另一实施例中,结构化热存储介质可以包括配合在一起以形成结构化热传导介质的多个片 断。其中多个片断可以包括单个柱或单层结构化热传导介质。
[0055] 在一个实施例中,结构化热存储介质可以具有在不大于大约I. 5m(60英寸)的范 围内的长度尺寸,比如,不大于大约I. 2m(48英寸)、不大于大约0. 91m(36英寸)、不大于大 约0. 61m(24英寸)、不大于大约0. 51m(20英寸)、不大于大约0. 46m(18英寸)、不大于大约 0. 3m(12英寸)、不大于大约0. 25m(10英寸)、不大于大约0. 2m(8英寸)的长度或者不大于 大约0.15m(6英寸)的长度。在一个实施例中,长度尺寸可以不小于大约0.05 (2英寸), 不小于大约0. 08m (3英寸),不小于大约0.1 Om (4英寸),或者不小于大约0. 13m (5英寸)。 长度尺寸可以在包括任意成对的前述上限和下限的范围内。在一个具体的实施例中,长度 尺寸可以在不小于大约〇. IOm(4英寸)至不大于大约0. 3m(12英寸)的范围内,比如不小 于大约0. 13m (5英寸)至不大于大约0. 25m (10英寸)。
[0056] 在一个实施例中,结构化热存储介质可以具有在不大于大约I. 5m(60英寸)的范 围内的宽度尺寸,比如,不大于大约I. 2m(48英寸)、不大于大约0. 91m(36英寸)、不大于大 约0. 61m(24英寸)、不大于大约0. 51m(20英寸)、不大于大约0. 46m(18英寸)、不大于大约 0. 3m(12英寸)、不大于大约0. 25m(10英寸)、不大于大约0. 2m(8英寸)或者不大于大约 0.15m(6英寸)的宽度。在一个实施例中,宽度尺寸可以不小于大约0.05(2英寸),不小于 大约0. 08m (3英寸),不小于大约0.1 Om (4英寸),或者不小于大约0. 13m (5英寸)。宽度尺 寸可以在包括任意成对的前述上限和下限的范围内。在一个具体的实施例中,宽度尺寸可 以在不小于大约〇. IOm(4英寸)至不大于大约0. 3m(12英寸)的范围内,比如不小于大约 0· 13m(5英寸)至不大于大约0· 25m(10英寸)。
[0057] 在一个实施例中,结构化热存储介质可以具有在不大于大约I. 5m(60英寸)的范 围内的高度尺寸,比如,不大于大约I. 2m(48英寸)、不大于大约0. 91m(36英寸)、不大于大 约0. 61m(24英寸)、不大于大约0. 51m(20英寸)、不大于大约0. 46m(18英寸)、不大于大约 0. 3m(12英寸)、不大于大约0. 25m(10英寸)、不大于大约0. 2m(8英寸)或者不大于大约 0.15m(6英寸)的高度。在一个实施例中,高度尺寸可以不小于大约0.05(2英寸),不小于 大约0. 08m (3英寸),不小于大约0.1 Om (4英寸),或者不小于大约0. 13m (5英寸)。高度尺 寸可以在包括任意成对的前述上限和下限的范围内。在一个具体的实施例中,高度尺寸可 以在不小于大约〇. IOm(4英寸)至不大于大约0. 3m(12英寸)的范围内,比如不小于大约 0· 13m(5英寸)至不大于大约0· 25m(10英寸)。
[0058] 在一个具体实施例中,长度、宽度和高度的尺寸是0. 15m(6英寸)X0. 15m(6英 寸)Χ0· 3m(12 英寸)(6"x6"xl2")。
[0059] 热能存储区域的热能存储特性可以受到结构化热传导介质的开口面面积和空隙 容积的影响。结构化热存储介质的顶部表面或底部表面的开口面面积可以由结构化热传导 介质的顶部表面和底部表面上的多个穿孔限定。类似地,结构化热存储介质的空隙容积可 以由穿过结构化热传导介质的通路限定。在一个实施例中,结构化热存储介质的顶部表面 或底部表面的开口面面积在不大于大约38%的范围内,比如不大于大约37%,不大于大约 36 %或不大于大约35%。在一个实施例中,结构化热存储介质的顶部表面或底部表面的开 口面面积可以在不小于大约7%的范围内,比如不小于大约8%,不小于大约9%或不小于 大约10%。结构化热存储介质的顶部表明或底部表面的开口面面积可以在包括任意成对的 前述上限和下限范围内。在一个具体实施例中,结构化热存储介质的顶部表面或底部表面 的开口面面积可以在不小于大约10%至不大于大约35%的范围内。
[0060] 类似于开口面面积,在一个实施例中,结构化热存储介质的空隙容积在不大于大 约38 %的范围内,比如不大于大约37%,不大于大约36 %或不大于大约35%。在一个实 施例中,结构化热存储介质的空隙容积可以在不小于大约7%的范围内,比如不小于大约 8%,不小于大约9%或不小于大约10%。结构化热存储介质的空隙容积可以在包括任意成 对的前述上限和下限的范围内。在一个具体实施中,结构化热存储介质的空隙容积可以在 不小于大约10%至不大于大约35%的范围内。
[0061] 结构化热存储介质的空隙容积,也称作孔隙度,可以受到位于结构化热传导介质 的顶部表明和底部表面上的穿孔(也称作孔、眼、开口或空隙)的尺寸、形状和布置的影响。 穿孔的形状可以是规则的或不规则的。在一个实施例中,穿孔的形状可以是狭缝、正多边 形、不规则多边形、椭圆形、圆形、弧形、十字形、螺旋形、沟槽或其组合的形式。在一个具体 实施例中,穿孔具有圆的形状。在另一实施例中,穿孔的形状可以是一个或更多个狭缝的形 式,其中多个狭缝可以相交,比如为十字或星形的形式。在另一实施例中,穿孔是弧形形状。
[0062] 结构化热存储介质的顶部表面和底部表面上的穿孔的密度可以是均匀的或不规 则的。在一个实施例中,结构化热存储介质块的顶部表面或底部表面可以具有在不大于大 约7750穿孔每平方米(5穿孔每平方英寸)的范围内的穿孔密度,比如,不大于大约6200 穿孔每平方米(4穿孔每平方英寸),不大于大约4650穿孔每平方米(3穿孔每平方英寸), 不大于大约3875穿孔每平方米(2. 5穿孔每平方英寸),不大于大约3410穿孔每平方米 (2. 2穿孔每平方英寸),不大于大约3100穿孔每平方米(2. 0穿孔每平方英寸),不大于大 约2945穿孔每平方米(1. 9穿孔每平方英寸),不大于大约2790穿孔每平方米(1. 8穿孔 每平方英寸),或不大于大约2635穿孔每平方米(1. 7穿孔每平方英寸)。在一个实施例 中,结构化热存储介质块的顶部表面或底部表面可以具有在不小于大约387. 5穿孔每平方 米(0. 25穿孔每平方英寸)的范围内的穿孔密度,比如不小于大约775穿孔每平方米(0. 5 穿孔每平方英寸),不小于大约1240穿孔每平方米(0. 8穿孔每平方英寸),或不小于大约 1550穿孔每平方米(I. 0穿孔每平方英寸)。穿孔密度可以在包括任意成对的前述上限和 下限的范围内。在一个具体实施例中,穿孔密度可以在不小于大约775穿孔每平方米(0. 5 穿孔每平方英寸)至不大于大约4650穿孔每平方米(3. 0穿孔每平方英寸)的范围内,比 如不小于大约1550穿孔每平方米(I. 0穿孔每平方英寸)至不大于大约3100穿孔每平方 米(2. 0穿孔每平方英寸)。
[0063] 结构化热存储介质的穿孔具有显著的液力直径。液力直径可被用于表征热能存储 区域的结构化热存储介质的实施例的特定尺寸和结构特征。单独的穿孔的液力直径可以是 均匀的或变化的,相同或不同。在一个实施例中,穿孔的平均液力直径可以在不大于大约 5. Icm(2. O英寸)的范围内,比如不大于大约4. 6cm(1. 8英寸),不大于大约4. Icm(1. 6英 寸),不大于大约3. 6cm (1. 4英寸),不大于大约3. Ocm (1. 2英寸),或不大于大约2. 5cm (1.0 英寸),不大于大约2. 3cm (0. 9英寸)。在一个实施例中,穿孔的平均液力直径可以在不小 于大约0. 25cm(0. 1英寸)的范围内,比如不小于大约0. 51cm(0. 2英寸),或不小于大约 0.76cm(0. 3英寸)。液力直径可以在包括任意成对的前述上限和下限的范围内。在一个具 体实施例中,液力直径可以在不小于大约〇. 25cm (0. 1英寸)至不大于大约5. Icm (2. 0英 寸)的范围内,比如不小于大约0. 89cm(0. 35英寸)至不大于大约2. 5cm(I. 0英寸)。
[0064] 结构化热存储介质的表面上的相邻的穿孔之间的间隔(即,壁厚)是显著的,并且 能够单独地使用或与穿孔的液力直径结合使用,以表征热能存储区域的结构化热存储介质 的特定尺寸和结构特征。单独的穿孔之间的壁厚可以是均匀的或变化的,相同或不同。在一 个实施例中,液力直径与最小壁厚的平均比值(D Havg/Thk)可以在不大于大约3. 0的范围内, 比如不大于大约2. 8,不大于大约2. 6,不大于大约2. 4,不大于大约2. 2,不大于大约2. 0, 或不大于大约1.9。在一个实施例中,液力直径与最小壁厚的平均比值(DH/Thk)可以在不 小于大约0. 3的范围内,比如不小于大约0. 4,或不小于大约0. 5。液力直径与最小壁厚的 平均比值(DHavg/Thk)可以在包括任意成对的前述上限和下限的范围内。在一个具体实施例 中,液力直径与最小壁厚的平均比值(D H/Thk)可以在不小于大约0. 5至不大于大约3. 0的 范围内。
[0065] 结构化热存储介质块的顶部表面或底部表面上的穿孔可以随意地(例如随机地) 或故意地布置在无数的图案中。顶部表面上的穿孔的图案可以与底部表面上的图案相同或 不同。在一个实施例中,穿孔的图案可以是具有均匀分布、不均匀分布或受控的不均匀分布 的任意图案。在另一个实施例中,穿孔的
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