CN107228589A - 一种车载液固相变储能换热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车载空调技术领域，公开了一种车载液固相变储能换热装置，其包括多组并排设置的储能换热单元，以及将多组所述储能换热单元封装为一体的壳体，壳体位于储能换热单元的导风方向的相对两侧敞口，壳体的顶部设有用于灌入相变材料的灌注孔，储能换热单元包括第一隔板和固定于所述第一隔板相对两侧的多组第一锯齿形翅片和多组第二锯齿形翅片；多组所述第一锯齿形翅片沿导风方向错位排布，每组所述第二锯齿形翅片的表面设有若干通孔，多组所述第二锯齿形翅片沿导风方向顺次排布，且多组所述第二锯齿形翅片的底部相连通，相邻所述储能换热单元通过第二隔板连接在一起。本发明能够增强气流的湍流程度，降低流通阻力，提高换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及车载空调技术领域，特别是涉及一种车载液固相变储能换热装置。
背景技术
相变储能技术是以相变储能材料为基础，通过材料发生液-固相变储存冷量或热量的技术，其具有能量密度大且相变过程中温度和能量稳定的优点。目前，相变储能技术已在新能源、工业余热回收、新型节能环保电器等领域表现出巨大的应用潜力。
目前换热器的类型很多，包括管壳式、板式、扩展表面式等，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。换热器设计时需要考虑的因素是多方面的，主要有负荷及流量大小、温度压降范围、清洗维护、安全性及可靠性以及结构强度、加工条件、密封性等方面。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何较大程度地提高车载换热装置的换热效率。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种车载液固相变储能换热装置，其包括多组并排设置的储能换热单元，以及将多组所述储能换热单元封装为一体的壳体，所述壳体位于所述储能换热单元的导风方向的相对两侧敞口，所述壳体的顶部设有用于灌入相变材料的灌注孔，所述储能换热单元包括第一隔板和固定于所述第一隔板相对两侧的多组第一锯齿形翅片和多组第二锯齿形翅片；多组所述第一锯齿形翅片沿导风方向错位排布，每组所述第二锯齿形翅片的表面设有若干通孔，多组所述第二锯齿形翅片沿导风方向顺次排布，且多组所述第二锯齿形翅片的底部相连通，相邻所述储能换热单元通过第二隔板连接在一起。
其中，所述第一锯齿形翅片之间形成的通风口朝向导风方向；所述第二锯齿形翅片之间形成的相变材料入口垂直于导风方向，所述灌注孔与所述相变材料入口连通。
其中，所述第一锯齿形翅片在位于所述通风口外的位置处均设有连接所述第一隔板与第二隔板外侧边的封条，所述第二锯齿形翅片在位于所述相变材料入口外的位置处均设有连接所述第一隔板与第二隔板外侧边的封条。
其中，所述第二锯齿形翅片位于导风侧的所述封条上设有沿封条长度方向设置的导流结构。
其中，所述导流结构的横截面呈沿导风方向由小逐渐变大的形状。
其中，所述壳体的顶部还可以设有排气孔。
其中，所述壳体包括底板、顶板和连接所述顶板和底板的两个侧板；所述灌注孔和排气孔均设于所述顶板上。
其中，所述侧板的外端连接有安装结构。
其中，所述相变材料为能够在固态和液态之间转换的相变材料。
其中，多组所述储能换热单元焊接在一起。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种车载液固相变储能换热装置，其包括多组并排设置的储能换热单元，以及将多组所述储能换热单元封装为一体的壳体，所述壳体位于所述储能换热单元的导风方向的相对两侧敞口，所述壳体的顶部设有用于灌入相变材料的灌注孔，所述储能换热单元包括第一隔板和固定于所述第一隔板相对两侧的多组第一锯齿形翅片和多组第二锯齿形翅片；多组所述第一锯齿形翅片沿导风方向错位排布，能够增强气流的湍流程度，传热边界层不断被破坏，降低传热热阻，强化传热作用显著；每组所述第二锯齿形翅片的表面设有若干通孔，多组所述第二锯齿形翅片沿导风方向顺次排布，且多组所述第二锯齿形翅片的底部相连通，通孔以及底部连通结构有利于液态相变材料的流动，使得相变材料灌注时阻力较小，流动性较好，材料分布均匀，缩短罐装时间；相邻所述储能换热单元通过第二隔板连接在一起，具有整体结构紧凑、强度高、重量轻、适应性强等优点。
附图说明
图1为本发明实施例一种车载液固相变储能换热装置的整体结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的主视图；
图4为图1去掉顶板的结构示意图；
图5为本发明实施例一种车载液固相变储能换热装置的局部结构示意图；
图6为图5的俯视图；
图7为本发明实施例一种车载液固相变储能换热装置中的储能换热单元的结构示意图；
图8为图7中的第一锯齿形翅片的排布示意图；
图9为图7中的第二锯齿形翅片的结构示意图；
图中：1：储能换热单元；11：第一隔板；12：第一锯齿形翅片；13：第二锯齿形翅片；130：通孔；2：底板；3：顶板；4：侧板；5：灌注孔；6：排气孔；7：安装结构；8：第二隔板；9：封条；20：导流结构；30：材料腔；40：空气流通腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
如图1-9所示，为本发明提供的一种车载液固相变储能换热装置，如图1所示，其包括多组并排设置的储能换热单元1，以及将多组所述储能换热单元1封装为一体的壳体，所述壳体位于所述储能换热单元1的导风方向的相对两侧敞口，以不影响空气流通，所述壳体的顶部设有用于灌入相变材料的灌注孔5，具体地，如图7所示，所述储能换热单元1包括第一隔板11和固定于所述第一隔板11相对两侧板4面的多组第一锯齿形翅片12和多组第二锯齿形翅片13，第一锯齿形翅片12的一侧形成进行能量交换的空气侧，第二锯齿形翅片13的一侧形成灌注相变储能材料的材料侧，换热的空气流经第一锯齿形翅片12与相变材料进行换热；具体地，第一锯齿形翅片12和第二锯齿形翅片13均由平直板通过折弯加工而成，形成矩形波状结构，对于第一锯齿形翅片12每个波峰和波谷对应的位置处均形成通风口，对于第二锯齿形翅片13，每个波峰和波谷对应的位置处均形成相变材料入口；如图8所示，多组所述第一锯齿形翅片12沿导风方向错位排布，锯齿形结构本身能够增强气流的湍流程度，其传热边界层不断被破坏，降低传热热阻，采用错位排布，使得空气流过的路径不断被改变，进一步增强了气流的湍流程度，强化传热作用显著；如图9所示，每组所述第二锯齿形翅片13的表面设有若干通孔130，有利于液态相变材料的流动，起到增强材料内部导热的作用，若干通孔130的形成是第二锯齿形翅片13由平直板弯折加工之前，先在平直板的板面上冲压若干通孔130而成，多组所述第二锯齿形翅片13沿导风方向顺次排布，具体为第二锯齿形翅片13的相变材料入口沿导风方向顺次排布，为了便于罐装液态相变材料，相变材料入口竖直排布，且多组所述第二锯齿形翅片13的底部相连通，便于液态相变材料流通，使得材料灌注时阻力较小，流动性较好，材料分布均匀，灌装快速；相邻所述储能换热单元1通过第二隔板8连接在一起，以便于形成一个模块化的整体。该储能换热装置的材料灌注量和流动阻力都是可以根据需要调整的，通过调整第二锯齿形翅片13侧的两个隔板间距的大小，可以调整相变材料的灌注量；通过调整第一锯齿形翅片12侧的两个隔板间距的大小，可以调整流动阻力。
所述相变材料为能够在固态和液态之间转换的相变材料，液态时便于罐装，在液固转换时储存能量。
该储能换热单元1的结构紧凑，强度较高，隔板及翅片的材料比较薄，但是由于翅片的间距比较小，且当翅片与隔板之间釆用完善的钎焊处理以后，会形成非常坚固的蜂窝状结构，这就使得该储能换热装置在很高的工作压力下仍然能正常工作。
本发明的实施例中，所述第一锯齿形翅片12之间形成的通风口朝向导风方向，使空气的流通路径被翅片冲刷成凹凸不平的，其主要目的就是提高流体的湍流程度，使流体边界层不断的被破坏和重新生成，从而强化流体的热量传递过程，使得传热效率提高；所述第二锯齿形翅片13之间形成的相变材料入口垂直于导风方向，所述灌注孔5与所述相变材料入口连通，便于相变材料从灌注孔5直接流向相变材料入口。液态相变材料的流动性类似于水，可以在液态下依靠重力作用灌入到换热器中。
如图5所示，所述第一锯齿形翅片12在位于所述通风口外的位置处均设有密封连接所述第一隔板11与第二隔板8外侧边的封条9，以形成空气流通腔40，所述第二锯齿形翅片13在位于所述相变材料入口外的位置处均设有密封连接所述第一隔板11与第二隔板8外侧边的封条9，保证材料不会泄漏，以形成相变材料的材料腔30。
如图6所示，所述第二锯齿形翅片13位于导风侧的所述封条9上可以设有沿封条9长度方向设置的导流结构20，以减小空气流动阻力，图中箭头所指方向为气流的流通方向。
其中，所述导流结构20的横截面呈沿导风方向由小逐渐变大的形状，图6中所示的导流结构20形状呈三角形，当然，也可以呈其他形状。
为了方便排气，所述壳体的顶部还可以设有排气孔6。
如图1所示，所述壳体包括底板2、顶板3和连接所述顶板3和底板2的两个侧板4，顶板3、底板2和侧板4可以通过焊接形成一个整体，保证密封性；所述灌注孔5和排气孔6均设于所述顶板3上。
如图1-4所示，所述侧板4的外端和/或顶板的外端连接有安装结构7，以便于安装在轨道列车的空调系统中，而且不同的应用场合，可以灵活设计。
具体地，为了保证整体结构强度，多组所述储能换热单元1焊接在一起，利于模块化，在基本储能换热单元1的基础上，可以根据实际应用要求进行模块化组装，换热器尺寸的变化比较灵活；整体具有结构紧凑、强度高、重量轻、适应性强等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车载液固相变储能换热装置，其特征在于，包括多组并排设置的储能换热单元，以及将多组所述储能换热单元封装为一体的壳体，所述壳体位于所述储能换热单元的导风方向的相对两侧敞口，所述壳体的顶部设有用于灌入相变材料的灌注孔，所述储能换热单元包括第一隔板和固定于所述第一隔板相对两侧的多组第一锯齿形翅片和多组第二锯齿形翅片；多组所述第一锯齿形翅片沿导风方向错位排布，每组所述第二锯齿形翅片的表面设有若干通孔，多组所述第二锯齿形翅片沿导风方向顺次排布，且多组所述第二锯齿形翅片的底部相连通，相邻所述储能换热单元通过第二隔板连接在一起。
2.根据权利要求1所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，所述第一锯齿形翅片之间形成的通风口朝向导风方向；所述第二锯齿形翅片之间形成的相变材料入口垂直于导风方向，所述灌注孔与所述相变材料入口连通。
3.根据权利要求2所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，所述第一锯齿形翅片在位于所述通风口外的位置处均设有连接所述第一隔板与第二隔板外侧边的封条，所述第二锯齿形翅片在位于所述相变材料入口外的位置处均设有连接所述第一隔板与第二隔板外侧边的封条。
4.根据权利要求3所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，所述第二锯齿形翅片位于导风侧的所述封条上设有沿封条长度方向设置的导流结构。
5.根据权利要求4所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，所述导流结构的横截面呈沿导风方向由小逐渐变大的形状。
6.根据权利要求1所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，所述壳体的顶部还设有排气孔。
7.根据权利要求6所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，所述壳体包括底板、顶板和连接所述顶板和底板的两个侧板；所述灌注孔和排气孔均设于所述顶板上。
8.根据权利要求7所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，所述侧板的外端连接有安装结构。
9.根据权利要求1所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，所述相变材料为能够在固态和液态之间转换的相变材料。
10.根据权利要求1所述的车载液固相变储能换热装置，其特征在于，多组所述储能换热单元焊接在一起。
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