CN101509740A - 一种太阳能相变蓄热器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能相变蓄热器，由上、下盖板、设在上下盖板之间的芯体和接管组成；第一隔板的第一和第三角孔边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的凸起平面，第一隔板的第二和第四角孔的边缘分别设有下翻折边；第二隔板第一和第三角孔边缘分别凸起平面，第二隔板的第一和第三角孔的边缘分别设有下翻折边；连接时，第二隔板上的下翻折边分别与下方的第一隔板上凸起平面上的角孔边密封连接，第一隔板上的凸起平面与第二隔板的对应的角孔边缘平面连接，形成密闭的蓄热体介质空间；第一隔板上的下翻折边分别与下方的第二隔板上的凸起平面上的角孔边密封连接，第二隔板上的凸起平面与第一隔板的对应的角孔边缘平面连接，形成密闭的热载体介质空间。

Description

一种太阳能相变蓄热器

技术领域

本发明涉及太阳能设备领域，具体地涉及一种太阳能相变蓄热器。

背景技术

由于太阳能受地理、昼夜和季节等规律性变化的影响，以及阴晴云雨等随机因素的制约，其辐射强度也不断发生变化，具有显著的稀薄性、间断性和不稳定性。因此，为了保持供能装置稳定不间断地运行，就需要蓄热装置把太阳能储存起来，在太阳能不足时再释放出来，从而满足生产和生活用能连续和稳定供应的需要。太阳能蓄热技术包括高温和低温两种。目前世界上相变蓄热器的基本上主要有：套管式蓄热器、板式蓄热器、螺旋管式蓄热器、热管式蓄热器等几种，但普遍存在单位体积内传热面积较少的问题。

发明内容

本发明就是针对上述蓄热器单位体积内传热面积较少问题，对传统蓄热器的结构做了改进，提出了一种较其他形式的太阳能蓄热器单位体积内具有更大的传热面积的太阳能相变蓄热器。

本发明的技术方案如下：

一种太阳能相变蓄热器，由上、下盖板、设在上下盖板之间的芯体和接管组成，接管和盖板角孔连接；所述芯体由若干层叠设置的隔板和肋片组成，所述隔板包括第一隔板和第二隔板；所述上盖板、第一隔板和第二隔板的的四角设有角孔，四边设有角度相同的折边；所述第一隔板的一条对角线上的第一和第三角孔边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的凸起平面，凸起平面的高度与肋片高度相等，所述第一隔板的第二和第四角孔的边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的下翻折边，下翻折边的位置分别与第二隔板第二和第四角孔边缘对应；所述第二隔板的一条对角线上的第一和第三角孔边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的凸起平面，凸起平面的高度与肋片高度相等，所述第二隔板的第一和第三角孔的边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的下翻折边，下翻折边的位置分别与第一隔板第一和第三角孔边缘对应；连接时，第二隔板叠合在第一隔板之上，第二隔板上的下翻折边分别与下方的第一隔板上凸起平面上的角孔边密封连接，第一隔板上的凸起平面与第二隔板的对应的角孔边缘平面连接，两隔板四周边缘的折边连接，形成密闭的蓄热体介质空间；第一隔板叠合在第二隔板上，第一隔板上的下翻折边分别与下方的第二隔板上的凸起平面上的角孔边密封连接，第二隔板上的凸起平面与上方的第一隔板的对应的角孔边缘平面密封连接，两隔板四周边缘的折边连接，形成密闭的热载体介质空间；第一隔板和第二隔板按上述方式依次连接，形成间隔的蓄热体和热载体介质空间，肋片设在换热空间内，并与隔板中心平面连接。

所述第一隔板的第二和第四角孔边缘的下翻折边的高度大于等于两倍的隔板厚度且小于隔板两侧肋片的高度之和，下翻折边的位置分别与第二隔板的第二和第四角孔内径对应；第二隔板的第一和第三角孔边缘的下翻折边的高度大于等于两倍的隔板厚度且小于隔板两侧肋片的高度之和，下翻折边的位置分别与第一隔板的第一和第三角孔内径对应。最佳方案是，上层隔板角孔的下翻折边的长度延伸至相邻的下层隔板对应的角孔的凸起平高度位置，且上层隔板角孔的下翻折边的外径与相邻的下层隔板对应的角孔内径相等，下翻折边和圆形凸起平面的角孔边正好吻合，方便芯体的组装和密封连接。

上述的太阳能相变蓄热器，隔板凸起平面与上层隔板同一角孔的中心平面以钎焊连接。

本发明的太阳能相变蓄热器，它主要由芯体、接管组成。其中最关键的部位是由一系列结构单元组成的进行热交换的芯体，每一个结构单元都是由上下两隔板、夹在隔板之间的传热肋片组成，较其他形式的太阳能蓄热器单位体积内具有更大的传热面积。本发明密封效果好，盖板、隔板和肋片之间均采用钎焊连接，隔板的凸起平面与上一隔板的同一开孔处的平面钎焊连接后起支撑密封作用，各流道之间不会发生泄露而造成热载体和蓄热材料的互窜。此外，本发明仅由盖板、隔板、肋片和接管组成，结构简单，结构紧凑，适合批量生产，成本低，具有较好的经济和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是图1的A-A的剖面图

图3是本发明实施例1第一隔板的结构示意图

图4是图2的B-B剖视图

图5是本发明实施例1第二隔板的结构示意图。

图6是图4的C-C剖视图

图7是本发明实施例1肋片的放置位置示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，太阳能相变蓄热器由盖板1、隔板2a，2b、肋片3a、3b和接管4组成，隔板2a，2b由一定厚度的铝或不锈钢薄板冲压而成，隔板2a，2b四边设有一定角度的折边11，折边11的角度为90度+arcsin(隔板厚度/(隔板厚度+肋片高度))，每张隔板2a，2b上开有四角孔5、6、7、8作为热载体进出口和蓄热体灌装口，并且同一种介质的进出口是分布在一条对角线上的。

隔板分为第一隔板2a和第二隔板2b芯体5是由第一隔板2a、肋片3a、第二隔板2b、肋片3b、第一隔板2a交替摆放，钎焊连接而成，示意图如图2所示，。在本实施例中，第一角孔5a、5b和第三角孔7a、7b作为热载体的进出口，而第二角孔6a、6b和第四角孔8a、8b作为蓄热材料的灌装口。

如图3和图4所示，第一隔板2a上第一角孔5a和第三角孔7a边缘设置有与中心平面9a延伸连接的凸起平面14a，凸起平面14a的高度与肋片3a高度相等，第一隔板2a上第二角孔和第四边缘6a、8a是中心平面9a的平面延伸。

如图5和图6所示，第二隔板2b的第一角孔和第三角孔5b、7b边缘是中心平面9b的平面延伸，第二角孔6b和第四角孔8b边缘设置有与中心平面9b延伸连接的凸起平面14b，凸起平面14b的高度与肋片3b高度相等。

如图2所示，芯体10装配时，是以第一隔板2a上放置肋片3a，肋片3a上放置第二隔板2b，第二隔板2b放置肋片3b，肋片3b上再放置第一隔板2a这样的顺序安装的。第一隔板2a的凸起平面14a与上面的第二隔板2b的第一和第三角孔5b、7b边缘相互重叠，用钎焊连接在一起，第二隔板2b和下面的第一隔板2a之间形成蓄热体介质空间24a，进入第一和第三角孔5、7热载体不从蓄热体介质空间24a经过。而第一隔板2a的第二角孔和第四角孔6a、8a边缘(即中心平面9a的平面延伸)与第二隔板2b第二角孔和第四角孔6b、8b边缘的凸起平面14b是不叠靠的，蓄热体通过第二角孔和第四角孔6b、8b充装到蓄热体介质空间24a内之后将两角孔用塞子密闭。肋片3a放置位置如图7所示。

第二隔板2b第二角孔和第四角孔6b、8b边缘的凸起平面14b与上面的第一隔板2a的第二角孔和第四角孔6a、8a的角孔边缘9a重叠，钎焊后，第一隔板2a和下面的第二隔板2b之间形成热载体介质空间24b，蓄热体不能通过第二角孔和第四角孔6、8进入热载体介质空间24b。第二隔板2b的第一角孔5b和第三角孔7b边缘与上面的第一隔板2a的凸起平面14a不叠靠，热载体从第一角孔5和第三角孔7进入热载体介质空间24b，并从这层肋片3b通过。

如图4和2所示，第一隔板2a的第一角孔5a和第三角孔7a处在平面9a上边缘没有下翻折边，而第二角孔6a边缘和第四角孔8a边缘处在隔板中心面9a垂直延伸面上有两个下翻折边12a，下翻折边12a的高度大于等于两倍的隔板2a厚度且小于两侧肋片3a、3b的高度之和。

如图6和2所示，第二隔板2b的第二角孔6b和第四角孔8b处在凸面9b上边缘没有下翻折边，而第二角孔6b边缘和第四角孔8b边缘处在隔板中心面9b垂直延伸面上有两个下翻折边12b。下翻折边12b的高度大于等于两倍的隔板2b厚度且小于两侧肋片3a、3b的高度之和。

如图2所示，由于第一隔板2a的第四角孔8a的下翻折边12a的外径边缘与上面的第二隔板2b的第四角孔8b的内孔直径相等且位置相对应。同样，第一隔板2a的第二角孔6a的下翻折边12a的外径边缘与上面的第二隔板2b的第四角孔6b的内孔直径相等且位置相对应。第一隔板2a上第一和第三角孔5a、7a内孔直径边缘与下面的第二隔板2b上第一和第三角孔5b、7b边缘周围的下翻折边12b位置相对应，如此结构一次钎焊焊接成蓄热器主体。

本发明是以第一隔板2a上放置肋片，肋片上放置第二隔板2b，第二隔板2b放置肋片，肋片上再放置第一隔板2a这样的顺序安装的，按照上述的方式形成热载体和蓄热材料各自的流道，流体不会发生互窜。由于隔板上有凸起平面14a、14b，最上面一层肋片上面不放置隔板，直接放置上盖板。上、下盖板四边也设有与隔板折边角度相同的折边11，由于角度相同，盖板和隔板的折边叠靠并以钎焊连接在一起，起到密封作用，流体不会发生泄漏。

本发明是以其中的蓄热材料空间为密闭空间(蓄热材料没有充装之前两端是开口的，完成充装之后蓄热材料空间的两个接口用塞子密闭，进而避免了蓄热材料的挥发损失等)，载热体空间为非密闭空间，通过阀门管道等与太阳能系统中的其他设备进行连接。

该太阳能相变蓄热器在太阳能热利用方面的应用可分为高温和低温两个方面，对应的蓄热器的材质也不尽相同。如在太阳能低温利用的情况下，以相变温度为80℃的萘或相变温度为78℃的石蜡作为蓄热材料，以水作为热载体的低温铝制肋板式相变蓄热器，应用在太阳能热水器上已取得良好的效果。在高温太阳能热发电方面，本专利提到的高温太阳能相变蓄热器，以相变温度为306℃的硝酸钠作为蓄热材料，以高温合成导热油为热载体，应用在太阳能槽式热发电的蓄热装置中，已取得良好的试验效果。

Claims (5)

1、一种太阳能相变蓄热器，由上、下盖板、设在上下盖板之间的芯体和接管组成，接管和盖板角孔连接；所述芯体由若干层叠设置的隔板和肋片组成，所述隔板包括第一隔板和第二隔板；所述上盖板、第一隔板和第二隔板的的四角设有角孔，四边设有角度相同的折边；其特征是，所述第一隔板的一条对角线上的第一和第三角孔边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的凸起平面，凸起平面的高度与肋片高度相等，所述第一隔板的第二和第四角孔的边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的下翻折边，下翻折边的位置分别与第二隔板第二和第四角孔边缘对应；所述第二隔板的一条对角线上的第一和第三角孔边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的凸起平面，凸起平面的高度与肋片高度相等，所述第二隔板的第一和第三角孔的边缘分别设有与隔板中心平面延伸连接的下翻折边，下翻折边的位置分别与第一隔板第一和第三角孔边缘对应；连接时，第二隔板叠合在第一隔板之上，第二隔板上的下翻折边分别与下方的第一隔板上凸起平面上的角孔边密封连接，第一隔板上的凸起平面与第二隔板的对应的角孔边缘平面连接，两隔板四周边缘的折边连接，形成密闭的蓄热体介质空间；第一隔板叠合在第二隔板上，第一隔板上的下翻折边分别与下方的第二隔板上的凸起平面上的角孔边密封连接，第二隔板上的凸起平面与上方的第一隔板的对应的角孔边缘平面密封连接，两隔板四周边缘的折边连接，形成密闭的热载体介质空间；第一隔板和第二隔板按上述方式依次连接，形成间隔的蓄热体和热载体介质空间，肋片设在换热空间内，并与隔板中心平面连接。

2、根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热器，其特征是，所述第一隔板的第二和第四角孔边缘的下翻折边的高度大于等于两倍的隔板厚度且小于隔板两侧肋片的高度之和，下翻折边的位置分别与第二隔板的第二和第四角孔内径对应；第二隔板的第一和第三角孔边缘的下翻折边的高度大于等于两倍的隔板厚度且小于隔板两侧肋片的高度之和，下翻折边的位置分别与第一隔板的第一和第三角孔内径对应。

3、根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热器，其特征是，上层隔板角孔的下翻折边的长度延伸至相邻的下层隔板对应角孔的凸起平高度位置，且上层隔板角孔的下翻折边的外径与相邻的下层隔板对应的角孔内径相等。

4、根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热器，其特征是，所述折边的角度为90度+arcsin(隔板厚度/(隔板厚度+肋片高度))。

5、根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热器，其特征是，蓄热材料灌装口端的接口在完成蓄热材料的灌装后密闭，而热载体空间进出口端的接口通过阀门或管道与太阳能系统中的设备相连接。

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