CN114484275A - 一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架 - Google Patents

一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架，包括壳体，壳体内部设有数个柱状限定框架，限定框架的两侧分别设有输入管和输出管，限定框架的管壁上嵌设有的螺旋状扁平换热管，换热管的两端分别与输入管和输出管连接，且换热管位于限定框架内的侧面与限定框架的内壁相持平，数个限定框架的输入管前端通过分流器与输入总管连接，数个限定框架的输出管后端通过管路集成器与输出总管连接。本发明有效解决现有储氢瓶在吸氢和放氢时，其内部平衡压不稳定，造成吸放氢速率较慢等问题。

Description

一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架
技术领域
本发明属储氢技术领域，涉及一种储氢瓶，尤其涉及一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架。
背景技术
随着社会的发展，在环境和能源等问题日益突出的背景下，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视；氢能作为氢能应用的典型代表，其具有洁净、效率高、可再生等诸多优点，是受到全世界普遍关注的一种新型能源。而氢气的生产及应用技术已经足够成熟，但其储存很不方便，因此人们需要考虑氢气在储存中的安全性和稳定性。
目前，利用现有储氢瓶对氢气进行储存，但该储氢瓶在吸氢和放氢时，存在以下缺陷：1、储氢瓶内部放置有储氢材料，可以实现氢气的固态储存，以金属氢化物为代表的固态储氢材料的吸放氢过程是化学反应过程，伴随有巨大的热效应，即吸氢时放热、放氢时吸热。当固态储氢材料吸氢放热时，温度急剧升高，若放出的热量不能及时冷却，固态储氢材料的吸氢平衡压将随之升高，导致吸氢速率下降，直至停止吸氢，造成吸氢容量衰减；相反的，当固态储氢材料放氢吸热时，温度急剧下降，若不能及时为固态储氢材料加热以供给所需热量，固态储氢材料的放氢平衡压将随之降低，致使放氢速率下降，直至停止放氢，造成释氢不畅，影响储氢瓶的正常使用；2、现有储氢瓶不能及时且充分实现固态储氢材料的热交换，进而影响固态储氢材料的吸放氢速率，难以满足使用的需求；3、现有储氢瓶的散热和传热性能较差，不能充分对其内部进行加热或散热，造成吸放氢速率慢。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架，有效解决现有储氢瓶在吸氢和放氢时，换热效率低，造成吸放氢速率较慢等问题。
本发明所采用的技术方案：
一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架，包括壳体，壳体内部设有数个柱状限定框架，将储氢瓶储放在限定框架内，可实现储氢瓶的集成，限定框架的两侧分别设有输入管和输出管，限定框架的管壁上嵌设有的螺旋状扁平换热管，换热管的两端分别与输入管和输出管连接，且换热管位于限定框架内的侧面与限定框架的内壁相持平，确保不影响储氢瓶放入限定框架内，又使换热管与储氢瓶外壁接触，保证换热效率，采用螺旋状结构，能够缠绕在储氢瓶的侧壁上，提高换热管与储氢瓶的接触面，能够与储氢瓶的侧壁进行热交换，使得储氢瓶内部的温度升高或下降，进而保证其平衡压处于稳定状态，提高吸氢和放氢的速率，提高换热效率。数个限定框架的输入管前端通过分流器与输入总管连接，数个限定框架的输出管后端通过管路集成器与输出总管连接。换热介质经输入总管输入，在分流器的分流作用下，该换热介质分布至各个输入管，并流经换热管，通过换热管，与各个限定框架内部所存放的储氢瓶进行热交换；最后，换热介质经输出管、管路集成器汇集输出总管，再由输出总管排出，以实现快速高效换热。
作为本发明的进一步改进，所述限定框架的横截面设计呈六边形结构。通过限定框架可有效限定储氢瓶，增强储氢瓶在壳体内部上的存放的稳定性。
作为本发明的进一步改进，还包括流量调节组件，所述流量调节组件包括温度传感器、输出电磁阀、输出电磁阀和控制器，温度传感器设置在壳体内壁上，输入电磁阀安装在输入总管上，输出电磁阀设置在输出总管上，温度传感器和控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端分别与输入电磁阀和输出电磁阀连接。利用温度传感器可实时监测壳体内部的温度值，并将该温度值发送给控制器，该温度值超过控制器设定的阈值时，控制器将相应的执行指令发送给输入电磁阀和输出电磁阀，通过调节输入电磁阀的开度以控制换热介质的进入量；同样的，通过调节输出电磁阀的开度以控制换热介质的输出量。能够最大利用换热介质通过换热管对储氢瓶进行换热。
作为本发明的进一步改进，所述壳体的前端和后端上分别设有第一管线固定板和第二管线固定板，输出管固定在第一管线固定板上，输入管设置在第二管线固定板上，第二管线固定板上设有与限定框架相对应的通孔。通过第一管线固定板可有效增强输出管在使用时的稳定性；同样的，通过第二管线固定板增强输入管在使用时的稳定性。
作为本发明的进一步改进，所述输入总管上设有流体动力装置。通过流体动力装置将换热介质通过输入总管输送至分流器和换热管。
作为作为本发明的进一步改进，相邻的限定框架之间相互贴合。有效提高限定框架之间的传热和导热性能，以便能够快速高效对储氢瓶内部进行降温和升温。
作为作为本发明的进一步改进，所述壳体右侧上设有挡板，挡板上设有限定孔，限定孔与限定框架相对应。储氢瓶通过限定孔放置到壳体内部的限定框架内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明安全高效，散热和传热性能较好，有效解决现有储氢瓶在吸氢和放氢时，其内部平衡压不稳定，造成吸放氢速率较慢等问题。
2、壳体内部设有多个柱状限定框架，利用限定框架对储氢瓶进行储存和限定；同时，每个限定框架内壁上均设有换热管，换热介质（换热介质可为液态换热介质或气态换热介质）快速流经换热管，换热管对储氢瓶进行热交换；同时对多个（批量式）储氢瓶进行热交换，热交换效率较高。能够克服现有储氢瓶只能对单个储氢瓶进行热交换，而且热交换效果和效率较差缺陷。
3、换热管嵌设于限定框架的内壁上，并与之相持平，使得换热管能够与储氢瓶紧密接触；换热管设计呈扁平螺旋状结构，不仅增大换热管与储氢瓶侧壁的接触面积，而且换热管缠绕在储氢瓶外部，当换热介质定向流经换热管时，换热介质通过换热管与储氢瓶的侧壁发生热交换，使得储氢瓶内部升温或降温，保证其内部的平衡压温度，进而有效促进吸放氢的速率。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的剖视图；
图4为本发明限定框架的结构示意图；
图5为本发明换热管的结构示意图；
图6为本发明电路控制的原理图；
图中：1、壳体；2、限定孔；3、输出电磁阀；4、挡板；5、输出总管；6、输入总管；7、输入电磁阀；8、控制器；9、温度传感器；10、管路集成器；11、输出管；12、第一管线固定板；13、限定框架；14、第二管线固定板；15、输入管；16、分流器；17、流体动力装置；18、换热管。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参阅图1至6，本发明提供一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架，包括壳体1和流量调节组件，壳体1内部设有数个柱状限定框架13，相邻的限定框架13之间相互贴合，限定框架13的横截面设计呈六边形结构，限定框架13的两侧分别设有输入管15和输出管11，输入总管6上设有流体动力装置17，所述流体动力装置17可为水泵、气泵等，流体动力装置17为现有技术，是本领域技术人员所熟知的技术手段，限定框架13的管壁上嵌设有的螺旋状扁平换热管18，换热管18的两端分别与输入管15和输出管11连接，且换热管18位于限定框架13内的侧面与限定框架13的内壁相持平，数个限定框架13的输入管15前端通过分流器16与输入总管6连接，分流器16为现有技术，是本领域技术人员所熟知的技术手段，数个限定框架13的输出管11后端通过管路集成器10与输出总管5连接，管路集成器10为现有技术，是本领域技术人员所熟知的技术手段，流量调节组件包括温度传感器9、输出电磁阀3、输出电磁阀3和控制器8，温度传感器9设置在壳体1内壁上，输入电磁阀7安装在输入总管6上，输出电磁阀3设置在输出总管5上，温度传感器9和控制器8的信号输入端连接，控制器8的信号输出端分别与输入电磁阀7和输出电磁阀3连接。所述壳体1右侧上设有挡板4，挡板4上设有限定孔2，限定框与限定框架13相对应，壳体1的前端和后端上分别设有第一管线固定板12和第二管线固定板14，输出管11固定在第一管线固定板12上，输入管15设置在第二管线固定板14上，第二管线固定板14上设有与限定框架13相对应的通孔；壳体1右侧上设有挡板4，挡板4上设有限定孔2，限定孔2与限定框架13相对应。
本发明的工作原理为：
储氢瓶进行吸氢或放氢时，吸氢放热，放氢吸热，控制器8将执行指令发送给流体动力装置17，流体动力装置17开启工作，流体动力装置17将冷换热介质或热换热介质（换热介质可为气态换热介质或液态换热介质）通过输入总管6输送至分流器16，分流器16将该冷换热介质或热换热介质均匀分布至各个输入管15，使输入管15内的冷换热介质或热换热介质的流通量相同，能够对壳体1内部的各个储氢瓶同时进行热交换，有效对储氢瓶进行散热或传热，使储氢瓶内部的平衡压稳定，有效提高储氢瓶的吸氢和放氢速率；最后，流经换热管18的冷换热介质或热换热介质通过输出管11汇集至管路集成器10，管路集成器10内所汇集的换热介质通过输出总管5排出。冷换热介质或热换热介质能够快速流经换热管18，并通过换热管18与储氢瓶进行热交换，散热和导热效果和效率较好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有高效换热功能的储氢瓶集成架，其特征在于：包括壳体，壳体内部设有数个柱状限定框架，限定框架的两侧分别设有输入管和输出管，限定框架的管壁上嵌设有的螺旋状扁平换热管，换热管的两端分别与输入管和输出管连接，且换热管位于限定框架内的侧面与限定框架的内壁相持平，数个限定框架的输入管前端通过分流器与输入总管连接，数个限定框架的输出管后端通过管路集成器与输出总管连接。
2.根据权利要求1所述的具有高效换热功能的储氢瓶，其特征在于：所述限定框架的横截面设计呈六边形结构。
3.根据权利要求1所述的具有高效换热功能的储氢瓶，其特征在于：还包括流量调节组件，所述流量调节组件包括温度传感器、输出电磁阀、输出电磁阀和控制器，温度传感器设置在壳体内壁上，输入电磁阀安装在输入总管上，输出电磁阀设置在输出总管上，温度传感器和控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端分别与输入电磁阀和输出电磁阀连接。
4.根据权利要求1所述的具有高效换热功能的储氢瓶，其特征在于：所述壳体的前端和后端上分别设有第一管线固定板和第二管线固定板，输出管固定在第一管线固定板上，输入管设置在第二管线固定板上，第二管线固定板上设有与限定框架相对应的通孔。
5.根据权利要求1所述的具有高效换热功能的储氢瓶，其特征在于：所述输入总管上设有流体动力装置。
6.根据权利要求1所述的具有高效换热功能的储氢瓶，其特征在于：相邻的限定框架之间相互贴合。
7.根据权利要求1所述的具有高效换热功能的储氢瓶，其特征在于：所述壳体右侧上设有挡板，挡板上设有限定孔，限定孔与限定框架相对应。
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