CN102538533A

CN102538533A - 一种相变蓄热元件及采用该元件的蓄热供热装置

Info

Publication number: CN102538533A
Application number: CN2012100472709A
Authority: CN
Inventors: 曾东和; 朱志坚; 戴利军; 资静斌
Original assignee: HUNAN HUITONG HEAT SOURCE TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: HUNAN HUITONG HEAT SOURCE TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种相变蓄热元件及采用该元件的蓄热供热装置，其中相变蓄热元件包括壳体，壳体内设有中空腔体，中空腔体内填充有相变蓄热材料，中空腔体还设有热管，热管的部分裸露在壳体外，由于采用热管传递热量，因此本发明的相变蓄热元件蓄热时间短；蓄热供热装置包括箱体，箱体内设有相变蓄热室和供热加热室，相变蓄热室设有冷水进口和热水出口，供热加热室设有热源入口，所述相变蓄热室内设有至少一个相变蓄热元件，相变蓄热元件所设的热管露置在壳体外侧的那部分置于供热加热室内，由于相变蓄热室和供热加热室彼此分开，因此，不仅可以利用工业烟气来加热热管，也可以用蒸汽或热水等介质来加热热管，对外界热源的适应性强。

Description

一种相变蓄热元件及采用该元件的蓄热供热装置

技术领域

本发明属于能源存储与释放技术，特别涉及一种相变蓄热元件及采用该元件的蓄热供热装置。

背景技术

目前，相变蓄热技术应用较广，特别是作为热网供热和自备锅炉供热补充设施的移动蓄热供热装置发展迅速，现行的相变蓄热供热装置主要有蓄热体整体蓄热、管状蓄热元件单元蓄热、蓄热球单元蓄热等几种形式，但普遍存在以下问题：1）对热源的适应性差，在利用工业烟气的余热时，一般需要在热源地设计余热锅炉，再将蒸汽或热水提供给移动蓄热供热装置，增加了设备的投入；2）蓄热和供热时需要通过导热介质来传递热量，换热环节较多，热量的衰减大，充热、放热时间长；3）部分蓄热体整体蓄热供热装置，蒸汽或水通过埋在蓄热体中的盘管来完成蓄热和取热，蒸汽通过埋在蓄热体的盘管蓄热时排出的凝结水温度高达80℃，造成热资源利用率不高；冷水通过埋在蓄热体中的盘管取热时，则气堵现象严重，不能顺利地进行取热。

发明内容

本发明的其中一个目的是提供一种蓄热时间短的相变蓄热元件。

为了达到上述目的，本发明的技术方案：一种相变蓄热元件，包括壳体，壳体内设有中空腔体，所述中空腔体内填充有相变蓄热材料，中空腔体还设有热管，热管的部分裸露在壳体之外。

为了增加传热效果，上述热管的表面设有肋片。

上述热管的其中一端置于中空腔体内，另一端裸露在壳体的外侧，或热管的两端裸露在壳体的外侧，热管的中部置于中空腔体内。

本发明中，外界热源的热量通过导热性能优越的热管直接与壳体内的相变蓄热材料进行换热，即是热管既可以给相变蓄热材料充热，也可以从相变蓄热材料中取热。

蓄热时，本发明的相变蓄热元件通过导热性能优越的热管直接将热量传递到相变蓄热材料内部，当相变蓄热材料的温度达到一定温度值时，热能以显热和潜热两种形式储存。放热时，让低温液体与壳体接触，相变蓄热材料所储存的热能通过壳体传递给周围的低温液体，从而取走热量。

本发明的另一个目的是提供一种蓄热时间短，供热快，对外界热源的适应性强的采用上述相变蓄热元件的蓄热供热装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案：一种采用相变蓄热元件的蓄热供热装置，包括箱体，箱体内设有相变蓄热室和供热加热室，相变蓄热室设有冷水进口和热水出口，供热加热室设有热源入口，所述相变蓄热室内设有至少一个相变蓄热元件，相变蓄热元件所设的热管裸露在壳体外的那部分置于供热加热室内。

进一步地，上述相变蓄热元件均匀分布固定在相变蓄热室内，为了防止热量外逸，箱体的表面设有保温层。

为了强化冷水流体与相变蓄热元件之间的换热效果，上述相变蓄热室内自冷水进口至热水出口之间设有若干相互交错的导流隔板。

另一方案中，上述供热加热室内布设有至少一根蛇形管，供热加热室的内壁与蛇形管之间填充有导热介质，蛇形管设有入口和出口，蛇形管的入口与热源入口连接。

上述蛇形管的出口与相变蓄热室连通。本方案，热源工质（如蒸汽）在蛇形管内放热后变成凝结水，从蛇形管的出口进入到相变蓄热室储存，使蒸汽得到充分利用。

上述蛇形管层状布设在供热加热室内，因此热源工质可以均匀对导热介质传热。

为了防止相变蓄热室内压力过高而引发不安全事故，上述相变蓄热室的顶部还设有安全阀。

本发明的蓄热供热装置，由于相变蓄热室和供热加热室彼此分开，因此，不仅可以利用工业烟气来加热热管，也可以用蒸汽或热水，还可以用其他介质来加热热管，对外界热源的适应性强，一般不需要增设其他装置（如余热锅炉）来进行能量转换。蓄热时，供热加热室的热量通过热管传递到相变蓄热元件内的相变蓄热材料中部，蓄热的时间短；放热时，相变蓄热元件的壳体直接与水接触，放热时间也短。如果将此本发明的蓄热供热装置安装在移动车上，可实现移动蓄热供热。

附图说明

图1为本发明的相变蓄热元件结构示意图。

图2为本发明实施例1的蓄热供热装置结构示意图。

图3为图2中A-A剖面的剖视图。

图4为本发明实施例2的蓄热供热装置结构示意图。

图5为图4中B-B剖面的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的相变蓄热元件及采用该元件的蓄热供热装置做详细的描述。

实施例1：

本实施例的相变蓄热元件结构如附图1所示，包括壳体1，壳体1内设有中空腔体12，所述中空腔体12还设有热管3，热管3的侧面设有肋片31，热管3的其中一端置于中空腔体12内，另一端裸露在壳体1外，所述中空腔体12内填充有相变蓄热材料2，热管3置于中空腔体12内的那端被相变蓄热材料2所包围。本实施例中壳体1为异型管状的金属管壳，热管3的数量可以为一条或多条。

本实施例的相变蓄热元件使用时，蓄热时，热源的热量通过热管3直接传递到中空腔体12内的相变蓄热材料2之中，当相变蓄热材料2的温度达到一定温度值时发生相变，热能以显热和潜热两种形式储存；放热时，相变蓄热材料2所储存的热能通过壳体1传递冷却水，生成热水。

实施例2：

本实施例的相变蓄热元件结构与实施例1类似，区别在于：热管3的中部置于中空腔体12内，热管3的两端裸露在壳体1外，热管3的数量也可以为一条或多条。

本实施例的相变蓄热元件使用时，热源的热量可以通过热管3的两端直接传递到中空腔体12内的相变蓄热材料2之中。

实施例3：

本实施例的蓄热供热装置结构如附图2、3所示，包括箱体4，箱体4内表面设有保温层8，本实施例的箱体4的外形状为长方体，当然也可以为圆柱体或其他多棱柱体。箱体4内被分隔板82划分为相变蓄热室41和供热加热室42，相变蓄热室41设有冷水进口41a和热水出口41b，相变蓄热室41内均匀分布安装有多个实施例1所述相变蓄热元件5，相变蓄热元件5的壳体1下端固定在分隔板82上，壳体1的上端固定在相变蓄热室41顶部所设的固定板81上，所有相变蓄热元件5所设的热管3露置在壳体1外侧的那端置于供热加热室42内，供热加热室42设有热源入口。

上述冷水进口41a设在热水出口41b的上方，冷水进口41a设在相变蓄热室41上端，热水出口41b设在相变蓄热室41下端。相变蓄热室41内自冷水进口41a至热水出口41b之间设有若干相互交错的导流隔板6，本实施例中，导流隔板6平行安装在相变蓄热室41的内壁，冷水从冷水进口41a进来需要经过相邻两导流隔板6的流道最终从热水出口41b流出，这一过程可以保证冷水与多个相变蓄热元件5充分接触，强化了换热效果。

在最初取热水，由于冷水吸热会产生大量蒸汽，为了防止相变蓄热室41内压力过高而引发不安全事故，本实施例在相变蓄热室41的顶部还设有安全阀7，同时为了监控相变蓄热室41内的压强，相变蓄热室41的顶部还设有压力表10。

本实施例的蓄热供热装置使用时，蓄热时，先把工业烟气热源从热源入口引到供热加热室42，热源的热量通过热管3传递到中空腔体12内的相变蓄热材料2中，当相变蓄热材料2吸收热量后，温度达到一定温度值时发生相变储存热能，蓄热完成后，可以把装置运到需要供热水的地方使用。放热时，冷水从冷水进口41a进入相变蓄热室41，由于冷水与相变蓄热元件5存在温度差，故相变蓄热元件5内储存的热能会通过热传递方式传递给冷水，冷水吸收热能后温度上升变为热水，热水从热水出口41b流出供使用。

实施例4：

本实施例的蓄热供热装置结构如附图4、5所示所示，其结构与实施例1的类似，区别在于：所述供热加热室42内布设有至少一根蛇形管44，本实施例中，蛇形管44有三排，三排蛇形管44层状布设在供热加热室42内，供热加热室42的内壁与蛇形管44之间还填充有导热介质43，蛇形管44设有入口44a和出口44b，蛇形管44的入口44a与热源入口连通，蛇形管44的出口44b与相变蓄热室41连通。

本实施例的蓄热供热装置工作原理与实施例3的区别是：

实施例3是利用外来热源工业烟气作为热源，工业烟气直接冲刷供热加热室42内的热管3表面，利用热管3内工质的相变原理收取热源的热量并传递到中空腔体12内的相变蓄热材料2中储存。

实施例2则是利用蒸汽作为热源，蒸汽从入口44a进入到蛇形管44内，加热蛇形管44周围的导热介质43，热管3再从导热介质43中取走热量并传递到中空腔体12内的相变蓄热材料2中储存。蒸汽在蛇形管44内放热后变成凝结水，并从蛇形管的出口44b进入到相变蓄热室41中储存，使蒸汽得到充分利用。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为发明的权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims

1.一种相变蓄热元件，包括壳体（1），壳体（1）内设有中空腔体（12），所述中空腔体（12）内填充有相变蓄热材料（2），其特征在于，所述中空腔体（12）还设有热管（3），热管（3）的部分裸露在壳体（1）之外。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热元件，其特征在于，所述热管（3）的表面设有肋片（31）。

3.根据权利要求1或2所述的相变蓄热元件，其特征在于，所述热管（3）的其中一端置于中空腔体（12）内，另一端裸露在壳体（1）的外侧；或热管（3）的两端裸露在壳体（1）的外侧，热管（3）的中部置于中空腔体（12）内。

4.一种采用权利要求1所述的相变蓄热元件的蓄热供热装置，包括箱体（4），箱体（4）内设有相变蓄热室（41）和供热加热室（42），相变蓄热室（41）设有冷水进口（41a）和热水出口（41b），供热加热室（42）设有热源入口，其特征在于，所述相变蓄热室（41）内设有至少一个相变蓄热元件（5），相变蓄热元件（5）所设的热管（3）裸露在壳体（1）外的那部分置于供热加热室（42）内。

5.根据权利要求4所述的蓄热供热装置，其特征在于，所述相变蓄热元件（5）均匀分布固定在相变蓄热室（41）内，箱体（4）的表面设有保温层（8）。

6.根据权利要求5所述的蓄热供热装置，其特征在于，所述相变蓄热室（41）内自冷水进口（41a）至热水出口（41b）之间设有若干相互交错的导流隔板（6）。

7.根据权利要求4至6任一项所述的蓄热供热装置，其特征在于，所述供热加热室（42）内布设有至少一根蛇形管（44），供热加热室（42）的内壁与蛇形管（44）之间填充有导热介质（43），蛇形管（44）设有入口（44a）和出口（44b），蛇形管（44）的入口（44a）与热源入口连通。

8.根据权利要求7所述的蓄热供热装置，其特征在于，所述蛇形管（44）的出口（44b）与相变蓄热室（41）连通。

9.根据权利要求8所述的蓄热供热装置，其特征在于，所述蛇形管（44）层状布设在供热加热室（42）内。

10.根据权利要求4所述的蓄热供热装置，其特征在于，所述相变蓄热室（41）的顶部还设有安全阀（7）。