CN103983134B - 一种基于相变储热材料的热交换装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于相变储热材料的热交换装置，本发明涉及一种储热技术，本发明为解决现有技术中，由于没有考虑火炉取暖装置的储热能力差，对热量的利用率低而导致房间内温度快速上升或下降，居住舒适性差的问题。本发明包括封闭式外筒、内筒、相变材料和两个密封盖，所述内筒沿圆周设有波纹，外筒套装在内筒上，外筒与内筒之间填充有相变材料，内筒和外筒的上下端分别设置有密封盖，密封盖与内筒和外筒通过耐高温的粘结剂连接，密封盖的外端面上设有环形槽，内筒的材质为金属。本发明的用于将金属烟囱内高温烟气的热量储存。
Description
技术领域
本发明涉及一种储热技术，具体涉及一种基于相变储热材料的热交换装置。
背景技术
火炉采暖目前仍然是我国北方寒冷地区农村住宅普遍采用的间歇式采暖方式之一，采用的燃料主要以燃煤为主，除了取暖外还可以兼顾家用做饭炉灶的功能。
火炉取暖的工作原理主要是利用金属火炉壳体和金属烟囱管壁将火炉膛内火焰及高温烟气的热量传递出去并与室内空气进行热交换，以达到调节室内温度的作用。但是，由于火炉管壁和烟囱所用的材料为金属材料，其导热能力很高、而储热能力却很低，对高温烟气中的热量利用率有限，导致采暖时段内房间中的温度快速上升以致于过高，同时有大量热量通过烟气带到室外环境中；而在采暖间歇时间段内，由于燃料燃烧速率很慢，这时没有大量的热量产生，导致室内温度快速降低，生活舒适度变差。
发明内容
本发明为解决现有技术中，由于没有考虑火炉取暖装置的储热能力差，对热量的利用率低而导致房间内温度快速上升或下降，居住舒适性差的问题，而提供一种基于相变储热材料的热交换装置。
本发明的一种基于相变储热材料的热交换装置包括封闭式外筒、内筒、相变材料和两个密封盖，所述内筒沿圆周设有波纹，外筒套装在内筒上，外筒与内筒之间填充有相变材料，内筒和外筒的上下端分别设置有密封盖，密封盖与内筒和外筒通过耐高温的粘结剂连接，密封盖的外端面上设有环形槽，内筒的材质为金属，所述外筒(1)的材质为橡胶材料，所述密封盖(4)的材质为陶瓷。
本发明与现有方法相比具有以下有益效果：
将本发明的热交换装置安装到现有火炉烟囱上，由于装置内容纳大量的相变储热材料，在采暖期间使相变储热材料吸收大量来自火炉内烟气的热量，并将热量储存在相变材料中；在采暖间歇期间，随着室内温度下降引发相变储热材料发生逆向相变而将原来储存的热量释放出来以维持室内温度在较长时间内处于人类生活舒适状态，这一方案可以有效利用火炉的热量，提高了热量利用率，解决了房间内温度快速上升或下降的问题。
附图说明
图1是本发明一种基于相变储热材料的热交换装置的整体结构主剖视图；
图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括封闭式外筒1、内筒2、相变材料3和两个密封盖4，所述内筒2沿圆周设有波纹，外筒1套装在内筒2上，外筒1与内筒2之间填充有相变材料3，内筒2和外筒1的上下端分别设置有密封盖4，密封盖4与内筒2和外筒1通过耐高温的粘结剂连接，耐高温的粘结剂采用YX-620耐高温密封胶，密封盖4的外端面上设有环形槽4-1，内筒2的材质为金属。波纹的作用：一方面波状可以增大内表面与高温烟气的接触面积，另一方面金属材质导热系数比较高，使烟气中的热量可以快速吸收到相变材料3中。
将上下相邻的金属烟囱圆管插入环形槽4-1中，使热交换装置与火炉、烟囱形成一个整体。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的外筒1的材质为橡胶材料。例如硅橡胶，橡胶材料具有耐高温的性能，橡胶材料一方面可以防止火炉内烟气温度过高使人烫伤，另一方面还可以解决由于相变材料发生固液转化而产生的体积变形的问题。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的密封盖4的材质为陶瓷。密封盖4由硬度相对较高并且具有一定隔热作用的陶瓷保温材料制成，以防止采暖间歇期间相变材料3中吸收的热量通过金属烟囱而传递到室外环境中。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的环形槽4-1的宽度s为3mm～5mm，环形槽4-1的深度h为5mm～10mm。这样设置可使上下相邻的金属烟囱能与交换装置稳固连接。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的环形槽4-1的宽度s为4mm，环形槽4-1的深度h为6mm。这样设置可使上下相邻的金属烟囱能与交换装置稳固连接。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的环形槽4-1的宽度s为3mm，环形槽4-1的深度h为7mm。这样设置可使上下相邻的金属烟囱能与交换装置稳固连接。环形槽4-1的宽度s为4mm，环形槽4-1的深度h为6mm。这样设置可使上下相邻的金属烟囱能与交换装置稳固连接。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的环形槽4-1的宽度s为5mm，环形槽4-1的深度h为8mm。这样设置可使上下相邻的金属烟囱能与交换装置稳固连接。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的环形槽4-1的宽度s为4mm，环形槽4-1的深度h为9mm。这样设置可使上下相邻的金属烟囱能与交换装置稳固连接。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的环形槽4-1的宽度s为3mm，环形槽4-1的深度h为8mm。这样设置可使上下相邻的金属烟囱能与交换装置稳固连接。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四不同的是它还增加有进料管5和排气管6，外筒1的侧壁上设有进料口1-1和排气口1-2，进料管5安装在进料口1-1上，排气管6安装在排气口1-2上。进料管5和排气管6上分别安装有阀门，通过阀门控制开关状态并将相变材料密封起来。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
Claims (8)
1.一种基于相变储热材料的热交换装置，其特征在于：所述装置包括封闭式外筒(1)、内筒(2)、相变材料(3)和两个密封盖(4)，所述内筒(2)沿圆周设有波纹，外筒(1)套装在内筒(2)上，外筒(1)与内筒(2)之间填充有相变材料(3)，内筒(2)和外筒(1)的上下端分别设置有密封盖(4)，密封盖(4)与内筒(2)和外筒(1)通过耐高温的粘结剂连接，密封盖(4)的外端面上设有环形槽(4-1)，内筒(2)的材质为金属，所述外筒(1)的材质为橡胶材料，所述密封盖(4)的材质为陶瓷。
2.根据权利要求1所述一种基于相变储热材料的热交换装置，其特征在于：所述环形槽(4-1)的宽度(s)为3mm～5mm，环形槽(4-1)的深度(h)为5mm～10mm。
3.根据权利要求2所述一种基于相变储热材料的热交换装置，其特征在于：所述环形槽(4-1)的宽度(s)为4mm，环形槽(4-1)的深度(h)为6mm。
4.根据权利要求2所述一种基于相变储热材料的热交换装置，其特征在于：所述环形槽(4-1)的宽度(s)为3mm，环形槽(4-1)的深度(h)为7mm。
5.根据权利要求2所述一种基于相变储热材料的热交换装置，其特征在于：所述环形槽(4-1)的宽度(s)为5mm，环形槽(4-1)的深度(h)为8mm。
6.根据权利要求2所述一种基于相变储热材料的热交换装置，其特征在于：所述环形槽(4-1)的宽度(s)为4mm，环形槽(4-1)的深度(h)为9mm。
7.根据权利要求2所述一种基于相变储热材料的热交换装置，其特征在于：所述环形槽(4-1)的宽度(s)为3mm，环形槽(4-1)的深度(h)为8mm。
8.根据权利要求2所述一种基于相变储热材料的热交换装置，其特征在于：所述装置还包括进料管(5)和排气管(6)，所述外筒(1)的侧壁上设有进料口(1-1)和排气口(1-2)，进料管(5)安装在进料口(1-1)上，排气管(6)安装在排气口(1-2)上。
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