CN108413797A - 肋片式相变蓄放热一体式换热器 - Google Patents

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李祥立
李芙蓉
王岩
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Dalian University of Technology
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Abstract

本发明属于能源利用技术领域，涉及肋片式相变蓄放热一体式换热器，该换热器可用于室内供暖末端。以肋片作为扩展表面，外壳内部有两支供回水管路，上下分布，互不影响；外壳内部填充有复合定型相变储能材料，与水管、肋片直接接触；在外壳顶部加装顶盖，蓄热时顶盖为实板，放热时切换为带孔的洞板。本换热器利用夜间谷电蓄热，而白天向室内散热，以此来满足室内需求，在外壳的出水口处设置温度控制器，若温度达到预设要求，则视为蓄热阶段结束；外壳不设保温层，因此换热器蓄热的同时还向室内散热；本发明采用封装良好、高导热能力的复合定型相变储能材料，完善换热器内部结构，强化水‑相变材料的换热能力；采用模块化设计，方便生产。

Description

肋片式相变蓄放热一体式换热器
技术领域
本发明属于能源利用技术领域，涉及肋片式相变蓄放热一体式换热器，该换热器可用于室内供暖末端。
背景技术
如今在储热技术领域，主要有热化学储热、显热储热和相变储热。其中，热化学储热虽然蓄热密度大，但可靠性和安全性较差，而且蓄热过程不可控，严重影响其推广与应用；显热储热是目前应用最广的一种储热方式，然而其储热密度小。相比之下，相变储热的储热密度是显热储热的5～10倍，甚至更高，由于具有温度恒定和蓄热密度大的优点，相变蓄热技术得到了广泛的研究，尤其适用于热量供给不连续或供给与需求不协调的工况下。并且以相变材料作为蓄热介质可以有效减小换热装置的尺寸，利用储热装置来协调热能供求在时间和强度上的不匹配，从而有效的缓解电力负荷峰谷差。
经对现有技术文献的检索，申请号为201510487493.0的“一种聚乙二醇/二氧化硅/膨胀石墨复合定型相变材料的制备方法”的发明专利，专利申请所述的复合定型相变材料适用于本发明，因此采用这种复合定型相变材料填充于本换热装置内。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种肋片式相变蓄放热一体式换热器。
本发明的技术方案：
肋片式相变蓄放热一体式换热器，包括外壳1、肋片2、水管A3、水管B4、顶盖和温度控制器；
所述的水管A3和水管B4穿过外壳1内部并固定，二者上下布置；所述的肋片2有多个，套在水管A3和水管B4上；所述的外壳1的内部填充有复合定型相变储能材料，防止泄露；
所述的顶盖安装在外壳1的顶部，为可拆换结构，蓄热时顶盖为实板，放热时切换为带孔的洞板，利于放热；
所述的温度控制器安装在外壳1的出水口处，用于检测蓄热阶段的温度；当温度达到预设要求时，则视为蓄热完成，关闭加热水浴的电源，向室内放热。
所述的复合定型相变储能材料是由聚乙二醇、二氧化硅和膨胀石墨制备得到。
所述的外壳1的材质为镀锌钢板，其对流换热系数为6～10W/(m2·K)。
所述的水管A3和水管B4的材质为紫铜。
所述的换热器的进口水温为50～80℃。
本发明是以肋片作为扩展表面的换热器，换热器内部有两组水管路，运行时从供水管分出相同的两支分别与两根水管相连，两支路互不干扰；外壳内部填充的复合定型相变储能材料的优势在于保证高储能性并具有良好的封装，可以有效防止泄露，工艺简单，性能稳定；蓄热时可以通过进口水温与水流速度来调节，因壳体外部不设保温装置，所以在蓄热的同时，通过外壳也将对室内进行散热；本换热器充分利用峰谷电价，夜间谷电蓄热，平稳运行，当温度控制器的温度达到预设要求时，则视为蓄热完成，可关闭加热水浴的电源，完全向室内放热。
本发明的有益效果：
1、本换热器采用两条固定的供水管路，借鉴传统肋片式换热器的优点，强化蓄热效率。
2、因外壳不设置保温层，换热装置既为蓄热器，同时也可实现散热供暖，因此可直接运用于室内供暖末端。
3、本换热器的蓄热量为同体积水的蓄热量1.63倍，蓄热量较大，而占地面积小。
4、复合定型相变储能材料中聚乙二醇家族工作温度范围广，因此可以以此制备出不同相变温度的复合材料，满足多种供水温度的需求，适用范围较广。
5、采用复合定型相变储能材料，无毒，封装良好，不易泄露。
6、本换热器可模块化设计，方便加工。
7、本换热器内部无运动部件，运行安全、平稳。
附图说明
图1是换热器的主视图。
图2是换热器的左视图。
图3是换热器的俯视图。
图4是换热器的立体图。
图中：1外壳；2肋片；3水管A；4水管B。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
首先将复合定型相变储能材料填充进外壳内；蓄热阶段水在水管内流动，复合定型相变储能材料在水管外通过水管壁、肋片壁与水换热，复合定型相变储能材料吸热温度升高至相变温度后相变蓄热，同时因外壳不做保温措施，所以蓄热的同时也在向室内放热，当温度控制器的温度达到设定值，则表示蓄热完成，考虑“移峰填谷”，换热装置在夜间蓄热；在放热过程中，水不再流动，热量从复合定型相变储能材料中通过外壳向室内缓慢散出，以此来满足室内需求，不过随着放热过程的进行，放热速率不可避免的会降低，在放热后期如果不能满足室内热量需求，则应开启下一个蓄热循环，以维持室温稳定；本换热装置适用于中低温相变蓄热领域。
本发明的肋片式相变蓄放热一体式换热器的具体参数见表1。
表1换热器参数(单位：mm)

Claims (8)

1.肋片式相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，包括外壳(1)、肋片(2)、水管A(3)、水管B(4)、顶盖和温度控制器；
所述的水管A(3)和水管B(4)穿过外壳(1)内部并固定，二者上下布置；所述的肋片(2)有多个，套在水管A(3)和水管B(4)上；所述的外壳(1)的内部填充有复合定型相变储能材料，防止泄露；
所述的顶盖安装在外壳(1)的顶部，为可拆换结构，蓄热时顶盖为实板，放热时切换为带孔的洞板，利于放热；
所述的温度控制器安装在外壳(1)的出水口处，用于检测蓄热阶段的温度；当温度达到预设要求时，则视为蓄热完成，关闭加热水浴的电源，向室内放热。
2.根据权利要求1所述的肋片式相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，所述的复合定型相变储能材料是由聚乙二醇、二氧化硅和膨胀石墨制备得到。
3.根据权利要求1或2所述的肋片式相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，所述的外壳(1)的材质为镀锌钢板，其对流换热系数为6～10W/(m2·K)。
4.根据权利要求1或2所述的肋片式相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，所述的水管A(3)和水管B(4)的材质为紫铜。
5.根据权利要求3所述的肋片式相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，所述的水管A(3)和水管B(4)的材质为紫铜。
6.根据权利要求1、2或5所述的肋片式相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，所述的换热器的进口水温为50～80℃。
7.根据权利要求3所述的肋片式相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，所述的换热器的进口水温为50～80℃。
8.根据权利要求4所述的肋片式相变蓄放热一体式换热器，其特征在于，所述的换热器的进口水温为50～80℃。
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