CN108444327A - 一种利用导热油和储热棒进行储热的结构 - Google Patents

一种利用导热油和储热棒进行储热的结构 Download PDF

Info

Publication number
CN108444327A
CN108444327A CN201810270859.2A CN201810270859A CN108444327A CN 108444327 A CN108444327 A CN 108444327A CN 201810270859 A CN201810270859 A CN 201810270859A CN 108444327 A CN108444327 A CN 108444327A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
heat accumulation
conduction oil
stick
tank body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810270859.2A
Other languages
English (en)
Inventor
匡荛
郭振宇
陈肖楠
李亚楠
黄心杰
崔增恺
刘若溪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201810270859.2A priority Critical patent/CN108444327A/zh
Publication of CN108444327A publication Critical patent/CN108444327A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/021—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0004—Particular heat storage apparatus
    • F28D2020/0013—Particular heat storage apparatus the heat storage material being enclosed in elements attached to or integral with heat exchange conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078—Heat exchanger arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用导热油和储热棒进行储热的结构，包括：绝热层、罐体、储热棒、导热油、导热油进口和导热油出口；在罐体上设置有导热油进口和导热油出口；绝热层包裹在罐体的外部；多个储热棒平行装在罐体的内部，且在罐体内排列成棒束；导热油从储热棒之间的缝隙流过，在流动过程中进行导热油和储热棒之间的换热。本发明能够很好提高充放热速度以及单位体积储热量，同时降低制造成本。

Description

一种利用导热油和储热棒进行储热的结构
技术领域
本发明涉及储热技术领域，尤其是一种利用导热油和储热棒进行储热的结构。
背景技术
在中高温热利用中目前最为成熟和应用最为广泛的储热技术是熔融盐储热。熔融盐技术仍在发展之中，其固有的缺陷比较难以克服，如有成熟应用的二元太阳盐的凝固点过高导致其伴热能耗过高；熔融盐的腐蚀性对熔融盐系统的设备材料要求较高，导致系统投资成本较高等。
混凝土储热曾经也表现出了一定的应用潜力。常见的混凝土储热方法是在混凝土块内埋放钢管，钢管内流导热油方式。但混凝土和钢管外壁之间以及混凝土块内部容易产生微裂缝，形成较高的接触热阻，因此对混凝土力学性能要求高。钢管内流体横截面较大，流体和混凝土换热面积小，中心和边缘温差大，传热不合理、流体用量大、成本昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种利用导热油和储热棒进行储热的结构，能够很好提高充放热速度、可靠性以及单位体积储热量，同时降低制造成本。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用导热油和储热棒进行储热的结构，包括：绝热层1、罐体2、储热棒3、导热油4、导热油进口5和导热油出口6；在罐体2上设置有导热油进口5和导热油出口6；绝热层1包裹在罐体2的外部；多个储热棒3平行装在罐体2的内部，且在罐体2内排列成棒束；导热油4从储热棒3之间的缝隙流过，在流动过程中进行导热油4和储热棒3之间的换热。
优选的，储热棒3包括外包围层7、高比热容材料储热芯部9和导热流体8；外包围层7和高比热容材料储热芯部9之间设置有导热流体8。
优选的，储热棒3横截面外接圆尺寸为10-500mm，边缘间距为1-10mm。
优选的，高比热容材料储热芯部9由相变材料、非相变材料或者两类材料混合而成；如果用户需要的热能温度比较低，用便宜的以显热储热的混凝土作为储热芯；如果要求的温度比较高，则采用相变点高于用户温度并且相变潜热较大的材料。
优选的，导热油进口5和导热油出口6分别至少为1个。
本发明的有益效果为：(1)采用金属外管作为外包围层可约束储热材料的位置和星状，避免了对储热材料的力学性能要求；避免了储热材料和导热流体的化学相容性要求，因此既可以采用导热油这种较为方便、安全的流体进行传热，又可以采用廉价的以及与导热油化学不相容的比热较高或者相变潜热较大的材料进行储热；(2)就材料单位体积有效储热量而言，高比热容材料储热方案远大于水储热方案，单位体积(1m3)混凝土从40℃至300℃可储热6.5*105～3.25*106J，等体积水从40℃至90℃可储热约2.09*105J，前者至少是后者的三倍，可提高储热效率从而降低规模化供应成本；(3)储热材料可采用价格相对低廉的高性能混凝土或石沙混合物，相比其他储热材料方案显著降低生产成本，也可以采用其它相变储热材料；(4)对于金属外管和储热材料相对的热胀冷缩引起的缝隙大小变化，外管和储热芯之间的导热流体有填充缝隙的能力，避免产生接触热阻；(5)采用金属外管包储热材料、管间缝隙充满导热油的方案，相比储热材料包金属钢管、钢管缝隙充满导热油的方案而言，前者在圆棒错排和正六边形棒排列的情况下单位体积(1m3)导热油用量对应的换热面积分别约为475m2和1983m2，而后者单位体积(1m3)导热油用量对应的换热面积约为200m2；在相同情况下本方案可减少价格昂贵的导热油用量，同时增加换热面积，有利于减少储热棒边缘和中心的温差，也有利于缩短充放热时间；(6)导热油-储热棒体系进行储热的方法，可以避免通常采用熔融盐进行导热产生的反复伴热能耗。
附图说明
图1为本发明的储热罐整体结构侧视图。
图2为本发明的储热罐整体结构俯视图。
图3为本发明的储热棒横剖面示意图。
图4为本发明正六边形棒排列示意图。
其中，1、绝热保温层；2、罐体；3、储热棒；4、导热油；5导热油进口；6、导热油出口；7、外包围层；8、导热流体；9、高比热容材料储热芯部；10、储热棒正六边形横截面平行边边距；11、棒边缘缝隙。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种利用导热油和储热棒进行储热的结构，包括：绝热层1、罐体2、储热棒3、导热油4、导热油进口5和导热油出口6；在罐体2上设置有导热油进口5和导热油出口6；绝热层1包裹在罐体2的外部；多个储热棒3平行装在罐体2的内部，且在罐体2内排列成棒束；导热油4从储热棒3之间的缝隙流过，在流动过程中进行导热油4和储热棒3之间的换热。
储热棒3由外包围层7、高比热容材料储热芯部9和两者之间的导热流体8三部分组成。采用在工作温度范围内力学性能和化学性能都满足要求的金属外管作为外包围层7，包裹内部高比热容材料储热芯部9和导热流体8。储热棒3长度不限，横截面外接圆尺寸取10-500mm，可取圆形、正六边形等形状，边缘间距取1-10mm。
高比热容材料储热芯部9为高比热容储热材料，在储热工作温度区内化学性质稳定，可以由相变材料、非相变材料或者两类材料混合而成。外包围层7和高比热容材料储热芯部9之间有具有一定流动性的、导热能力较强的导热流体8，避免储热芯和外管之间的缝隙形成极大降低传热能力的接触热阻。如果高比热容材料储热芯部所用材料会产生固液相变，则无需布置导热流体。
储热棒3缝隙间用导热油4进行传热，相当于导热油包着储热棒3外的方式进行热量交换，而非储热棒内流导热油的方式。储热棒3和导热油4均封装在罐体2内，采用保温绝热层1包裹在罐体2外以降低储热罐向环境的热损。
罐体2设有至少一个导热油进口5(或6)和一个导热油出口6(或5)。导热油通过储热罐的导热油进口5进入储热管，在入口处设置分流器控制导热油流量，从导热油出口6流出；或通过导热油进口6进入储热管，与储热棒3充分均匀接触后从导热油出口5流出。保证导热油与储热棒充分均匀接触，节约罐体体积，有利于储热罐放热。
如图3和图4所示，储热棒的排列方式正六边形排列。棒长度取2m，正六边形棒横截面平行边边距10取0.06m，棒边缘间距11取0.001m。对于传统的储热材料包金属钢管、钢管缝隙充满导热油的方案，单位体积(1m^3)导热油用量对应的换热面积约为200m2，而在本发明中棒周长为0.208m，混凝土横截面积S土为0.003118m2，单根混凝土棒与导热油的总面积S总为0.003222m2，导热油用量1m3对应的换热面积为1983㎡，远大于传统方案中单位导热油对应的换热面积。同时，本发明在极限情况下，单根棒对应导热油的面积S1为0.0003965m2，单根棒导热油面积占比S1/S总为3.252％，小于传统方案中单根棒导热油面积占比(S1/S总＝8.722％)，减少了价格昂贵的导热油的使用量，降低了生产成本，经济效益更高。

Claims (5)

1.一种利用导热油和储热棒进行储热的结构，其特征在于，包括：绝热层(1)、罐体(2)、储热棒(3)、导热油(4)、导热油进口(5)和导热油出口(6)；在罐体(2)上设置有导热油进口(5)和导热油出口(6)；绝热层(1)包裹在罐体(2)的外部；多个储热棒(3)平行装在罐体(2)的内部，且在罐体(2)内排列成棒束；导热油(4)从储热棒(3)之间的缝隙流过，在流动过程中进行导热油(4)和储热棒(3)之间的换热。
2.如权利要求1所述的利用导热油和储热棒进行储热的结构，其特征在于，储热棒(3)包括外包围层(7)、高比热容材料储热芯部(9)和导热流体(8)；外包围层(7)和高比热容材料储热芯部(9)之间设置有导热流体(8)；若高比热容材料储热芯部(9)由固液相变材料制作，则无需布置导热流体(8)。
3.如权利要求1所述的利用导热油和储热棒进行储热的结构，其特征在于，储热棒(3)横截面外接圆尺寸为10-500mm，边缘间距为1-10mm。
4.如权利要求1所述的利用导热油和储热棒进行储热的结构，其特征在于，高比热容材料储热芯部(9)由相变材料、非相变材料或者两类材料混合而成；如果用户需要的热能温度比较低，用便宜的以显热储热的混凝土作为储热芯；如果要求的温度比较高，则采用相变点高于用户温度并且相变潜热较大的材料。
5.如权利要求1所述的利用导热油和储热棒进行储热的结构，其特征在于，导热油进口(5)和导热油出口(6)分别至少为1个。
CN201810270859.2A 2018-03-29 2018-03-29 一种利用导热油和储热棒进行储热的结构 Pending CN108444327A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810270859.2A CN108444327A (zh) 2018-03-29 2018-03-29 一种利用导热油和储热棒进行储热的结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810270859.2A CN108444327A (zh) 2018-03-29 2018-03-29 一种利用导热油和储热棒进行储热的结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108444327A true CN108444327A (zh) 2018-08-24

Family

ID=63197688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810270859.2A Pending CN108444327A (zh) 2018-03-29 2018-03-29 一种利用导热油和储热棒进行储热的结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108444327A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04278186A (ja) * 1991-03-01 1992-10-02 Ntc Kogyo Kk パラフィン類を蓄熱材とする蓄熱装置
CN201129952Y (zh) * 2007-08-31 2008-10-08 黄立维 储热球式相变材料储热装置
CN104949558A (zh) * 2015-06-24 2015-09-30 苏州阜达节能科技有限公司 储能装置
CN107603573A (zh) * 2017-08-09 2018-01-19 同济大学 一种多层复合型回热材料及其应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04278186A (ja) * 1991-03-01 1992-10-02 Ntc Kogyo Kk パラフィン類を蓄熱材とする蓄熱装置
CN201129952Y (zh) * 2007-08-31 2008-10-08 黄立维 储热球式相变材料储热装置
CN104949558A (zh) * 2015-06-24 2015-09-30 苏州阜达节能科技有限公司 储能装置
CN107603573A (zh) * 2017-08-09 2018-01-19 同济大学 一种多层复合型回热材料及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206601063U (zh) 一种非等间距螺旋管相变蓄热器
CN101782284A (zh) 一种用于太阳能热水器的相变蓄热水箱
CN205784773U (zh) 一种相变蓄热换热器
CN104864757B (zh) 一种圆柱式结构渐变翅片相变蓄热器
CN206094972U (zh) 一种壳管式相变蓄热器
CN201875982U (zh) 双盘管太阳能承压水箱
JP2023508595A (ja) 移動式相変化蓄熱蓄冷装置
CN106595084A (zh) 一种组合模块式相变蓄热水箱
CN204084826U (zh) 相变蓄热式电热水器
CN110332723A (zh) 一种双级圆环折流式太阳能相变储能装置
CN207922928U (zh) 基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置
CN203231674U (zh) 一种金属网基波纹管式相变蓄热装置
CN206523083U (zh) 一种板式相变储能换热装置
CN201540053U (zh) 一种相变蓄热换热器
CN202675446U (zh) 移动利用废热能和太阳能的相变蓄热装置
CN104949558A (zh) 储能装置
CN206177112U (zh) 一种相变蓄热式换热器装置
CN103557733B (zh) 一种太阳能供暖用悬浮式显热-潜热储热装置
CN108444327A (zh) 一种利用导热油和储热棒进行储热的结构
WO2006111042A1 (fr) Materiau de stockage de chaleur a temperature moderee, element de stockage de chaleur et dispositif d’accumulation et de liberation de chaleur
CN202853443U (zh) 一种蓄热换热器
CN204787975U (zh) 储能装置
CN208419704U (zh) 一种热管辅助强化换热的相变蓄热胶囊及相变蓄热装置
CN202869060U (zh) 一种地热能增效型换热装置
Tang et al. Experimental study on the performance of packed-bed latent thermal energy storage system employing spherical capsules with hollow channels

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180824

RJ01 Rejection of invention patent application after publication