CN105509526A - 一种中高温相变式储热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中高温相变式储热装置，包括外壳(1)、外壳(1)内的内胆(3)和盘管(5)，所述的内胆(3)内填充相变材料(4)，所述的盘管(5)设有多个，各盘管(5)均包括储热管(51)以及用于焊接进水主流管(8)或出水主流管(9)的连接管(52)，所述的储热管(51)埋设在相变材料(4)中，所述的连接管(52)与储热管(51)一体化连接，各储热管(51)形状相同且相互交错排列，实现换热空间互补。与现有技术相比，本发明换热密度高，并通过盘管的形状和结构设计，避免因焊接引起泄漏导致换热介质与相变材料接触，使装置后期维护方便易行，降低使用风险和生产成本，延长了装置的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种相变式储热装置，尤其是涉及一种中高温相变式储热装置。
背景技术
现有的相变式储热装置包括外壳、内胆和盘管，内胆内填充相变材料，盘管埋设在相变材料中，由于内胆容器及盘管组件的结构设计不太成熟，具有以下典型缺陷：1、换热盘管在容器中分布不均匀，难以做到高效均匀换热；2、管材焊接点长期浸泡在相变材料中引起泄漏，导热介质与相变材料之间接触，降低储热装置的寿命；3、焊点不浸泡在相变材料中，但焊点处于内胆中，若焊点泄漏，同样会造成导热介质与相变材料接触。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种换热均匀、使用寿命长的中高温相变式储热装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种中高温相变式储热装置，包括外壳、外壳内的内胆和盘管，所述的内胆内填充相变材料，其特征在于，所述的盘管设有多个，各盘管均包括储热管以及用于焊接进水主流管或出水主流管的连接管，所述的连接管与储热管一体化连接，所述的储热管埋设在相变材料中，各储热管形状相同且相互交错排列，换热空间相互弥补。
所述的连接管与进水主流管或出水主流管之间的焊接点设置在内胆外部。
所述的连接管包括至少一个上扬过渡段，所述的上扬过渡段第一末端到焊接点的流程距离小于第二末端到焊接点的流程距离，第一末端的高度低于第二末端的高度，第一末端设置在内胆外部，即：在连接管从焊接点到储热管的管路流程上，有一段呈现从空间低点到空间高点过渡的布局，若焊接点处流体即导热介质泄漏，则流体会流向第一末端即空间低点，而不会流向储热管，从而避免流体与内胆内的相变材料接触造成污染。
所述的相变材料内埋设用于测量相变材料温度的探温盲管，置于装置中心孔与一角边连线上。
所述的探温盲管内设有温度传感器。
所述的盘管为金属管或合金管。
所述的内胆与外壳之间设有保温层。
所述的保温层为硅酸铝棉保温层、聚氨酯保温层、气凝胶保温层、VIP真空保温板中的一种或多种组合。
所述的外壳形状可以是圆柱形、方形、板形等形状。
所述的外壳下方设有底座。
本发明的相变式储热装置在实际应用中，能实现以下功能：
充热：利用工业余热或锅炉热使热水通过盘管加热相变材料，相变材料吸收热量后温度逐渐升高至相变温度点，发生相变并继续吸热，相变完全后仍可继续升温吸热，完成储热过程。
放热：当需用热水或热蒸汽时，通过控制阀门开关将冷水通过盘管从相变材料吸取热量升温成热水或热蒸汽供人们使用，实现即热功能；随着冷水不断的吸热相变材料温度下降，在相变温度点发生相变，并释放出潜热，相变过程中和相变结束后相变材料温度继续下降释放热量，完成放热过程。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)各储热管形状相同且相互交错排列，换热空间相互弥补，增强换热密度和换热均匀性，提高相变材料利用率。
(2)优化了盘管换热组件的设计结构，避免了现有相变储热装置中焊点浸泡在相变材料内部的缺陷，且将所有焊点移出到内胆外，并通过盘管的形状和结构设计，彻底避免因焊接引起泄漏导致换热介质与相变材料接触，使相变储热装置后期的维护更加方便易行，降低使用风险，延长了相变储热装置的使用寿命。
(3)添加了加固结构和防护处理，如保温层和底座，确保相变储热装置工作过程中的稳固性和使用安全性能。
(4)相变材料内埋设用于测量相变材料温度的探温盲管，用温探线插入温探盲管，可实时探测热库内部相变材料温度。
(5)结构设计简单新颖，解决了现有相变储热装置的缺陷，大大提高相变储热装置的换热效果，降低了产品的生产成本，延长了其使用寿命。
附图说明
图1(a)为实施例1的盘管形状示意图；
图1(b)为实施例2的盘管形状示意图；
图1(c)为实施例3的盘管形状示意图；
图2为本发明盘管与进水主流管、出水主流管连接示意图；
图3为本发明多组盘管相互位置第一种情况示意图；
图4为本发明多组盘管相互位置第二种情况示意图；
图5为本发明的整体结构示意图；
附图标记：
1为外壳；2为保温层；3为内胆；4为相变材料；5为盘管；51为储热管；52为连接管；521为上扬过渡段；a为第一末端；b为第二末端；c为第一盘管；d为第二盘管；6为探温盲管；7为底座；8为进水主流管；9为出水主流管；10为焊接点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图2、图5所示，一种中高温相变式储热装置，包括外壳1、外壳1内的内胆3、盘管5和外壳1下方的底座7。内胆3内填充相变材料4，盘管5设有多个，所有的盘管5整体相互呈交错排列，各盘管5均包括储热管51以及用于焊接进水主流管8或出水主流管9的连接管52，连接管52与储热管51一体化连接，储热管51埋设在相变材料4中，各储热管51形状相同且相互交错排列。本实施例中，盘管5每两支为一组，相互倒置，实现空间换热互补，增强换热密度和换热均匀性，具体两种排布方式如图3、图4所示，每组盘管5包括第一盘管c和第二盘管d，第一盘管c的储热管51正好位于第二盘管d的管道间隙内，实现空间交错，换热空间相互弥补，第一盘管c和第二盘管d共同连接进水主流管8或出水主流管9。
连接管52与进水主流管8或出水主流管9之间的焊接点10设置在内胆3外部，连接管52包括至少一个上扬过渡段521，上扬过渡段521的两个末端分别为第一末端和第二末端，第一末端到焊接点10的流程距离小于第二末端到焊接点10的流程距离，第一末端的高度低于第二末端的高度，各上扬过渡段521中，至少有一个第一末端设置在内胆3外部。在连接管52从焊接点10到储热管51的管路流程上，即盘管5从进水主流管8和出水主流管9开始到伸入内胆3的过程中，有一段呈现从空间低点到空间高点过渡的布局，若焊接点10处流体即导热介质泄漏，则流体会顺着管道在空间最低点滴落，流向第一末端即空间低点，而不会流向储热管，从而避免流体与内胆内的相变材料接触造成污染，使相变储热装置后期的维护更加方便易行，延长了相变储热装置的使用寿命。
如图1(a)所示，本实施例的连接管52包括一个上扬过渡段521，焊接点10即第一末端，也即空间低点，焊接点10若泄漏，则导热介质直接滴落。
相变材料4内埋设用于测量相变材料温度的探温盲管6，置于装置中心孔与一角边连线上。探温盲管6内设有温度传感器。
盘管5为碳钢、不锈钢等金属或合金管。
内胆3与外壳1之间设有保温层2，保温层2为硅酸铝棉保温层、聚氨酯保温层、气凝胶保温层、VIP真空保温板中的一种或多种组合。
本实施例的相变式储热装置在实际应用中，能实现以下功能：
充热：利用工业余热或锅炉热使热水通过盘管5加热相变材料4，相变材料4吸收热量后温度逐渐升高至相变温度点，发生相变并继续吸热，相变完全后仍可继续升温吸热，完成储热过程。
放热：当需用热水时，通过控制阀门开关将冷水通过盘管5从相变材料4吸取热量升温成热水供人们使用，实现即热功能；随着冷水不断的吸热，相变材料4温度下降，在相变温度点发生相变，并释放出潜热，相变过程中和相变结束后相变材料4温度继续下降释放热量，完成放热过程。
与现有技术相比，本发明相变式储热装置由于优化了盘管换热组件的设计结构，避免了现有相变储热装置中焊点浸泡在相变材料内部的缺陷，且将所有焊点移出到内胆3外，并通过合理结构设计，彻底避免因焊接引起泄漏导致换热介质与相变材料接触。使相变储热装置后期的维护更加方便易行，延长了相变储热装置的使用寿命；本发明添加了加固结构和防护处理，确保相变储热装置工作过程中的稳固性和使用安全性能。
本发明产品结构设计简单新颖，解决了现有相变储热装置的缺陷，大大提高相变储热装置的换热效果，降低了产品的生产成本，延长了其使用寿命。
实施例2
如图1(b)所示，本实施例的连接管52包括一个上扬过渡段521，焊接点10位置高于第一末端即空间低点，空间高点位于内胆内，焊接点10若泄漏，则导热介质沿管道下滑至空间低点滴落。
其余与实施例1相同。
实施例3
如图1(c)所示，本实施例的连接管52包括一个上扬过渡段521，焊接点10位置高于第一末端即空间低点，空间高点位于内胆外，焊接点10若泄漏，则导热介质沿管道下滑至空间低点滴落。
其余与实施例1相同。
Claims (9)
1.一种中高温相变式储热装置，包括外壳(1)、外壳(1)内的内胆(3)和盘管(5)，所述的内胆(3)内填充相变材料(4)，其特征在于，所述的盘管(5)设有多个，各盘管(5)均包括储热管(51)以及用于焊接进水主流管(8)或出水主流管(9)的连接管(52)，所述的连接管(52)与储热管(51)一体化连接，所述的储热管(51)埋设在相变材料(4)中，各储热管(51)形状相同且相互交错排列，换热空间相互弥补。
2.根据权利要求1所述的一种中高温相变式储热装置，其特征在于，所述的连接管(52)与进水主流管(8)或出水主流管(9)之间的焊接点(10)设置在内胆(3)外部。
3.根据权利要求2所述的一种中高温相变式储热装置，其特征在于，所述的连接管(52)包括至少一个上扬过渡段(521)，所述的上扬过渡段(521)第一末端到焊接点(10)的流程距离小于第二末端到焊接点(10)的流程距离，第一末端的高度低于第二末端的高度，第一末端设置在内胆(3)外部。
4.根据权利要求1所述的一种中高温相变式储热装置，其特征在于，所述的相变材料(4)内埋设用于测量相变材料温度的探温盲管(6)，置于装置中心孔与一角边连线上。
5.根据权利要求4所述的一种中高温相变式储热装置，其特征在于，所述的探温盲管(6)内设有温度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种中高温相变式储热装置，其特征在于，所述的盘管(5)为金属管或合金管。
7.根据权利要求1所述的一种中高温相变式储热装置，其特征在于，所述的内胆(3)与外壳(1)之间设有保温层(2)。
8.根据权利要求7所述的一种中高温相变式储热装置，其特征在于，所述的保温层(2)为硅酸铝棉保温层、聚氨酯保温层、气凝胶保温层、VIP真空保温板中的一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的一种中高温相变式储热装置，其特征在于，所述的外壳(1)下方设有底座(7)。
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