CN116878177A - 一种相变储热材料利用的光热储能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相变储热材料利用的光热储能装置,本发明涉及相变储热技术领域,包括储热桶,所述储热桶的两端均为开口设置,且所述储热桶两端的开口内壁均固定连接有封板,所述封板的中部设置有输液管,所述输液管将储热桶的内外连通,所述输液管的外壁中部与封板的内壁固定连接,两个所述封板上均设置有输液管,两个输液管之间设置有换热管,所述换热管的两端分别通过扭簧与两个输液管的内壁铰接,本发明通过设置有推动机构,使储热桶内部物料热熔至一定程度后,可通过换热管对物料进行打散,使物料内部受热加快,进而减少热量流失,具有实用性强和便于对固相物料向液相转变时施加管控的特点。
Description
技术领域
本发明涉及相变储热技术领域,具体为一种相变储热材料利用的光热储能装置。
背景技术
全球经济的快速发展导致对能源的需求快速增长,如今能量储存已成为可再生能源技术体系的重要组成部分。其中,热能储存系统(Thermal energy storage system,TESS)是一种通过加热或冷却存储介质来储存热能,以便在以后的时间里可以使用储存的能量来为加热和冷却提供能源。热能储存技术在建筑物和工业过程中使用,可以提高整体效率和可靠性,并能得到更好的经济效益,减少投资和运行成本,减少环境污染,减少碳的排放。
现有的相变储热材料在进行吸热融化的过程中热源供给稳定,使其始终受热均匀,但由于固相向液相转变过程中,固相材料剩余越来越少,而固液转变过程中所吸收的潜热量大,一般维持在转变后的状态经济效用最大,且利于管控,但由于固相材料越来越少时,固定吸热会使液相材料温度升高,不利于供热管控,并且固态物料在吸热时内部核心吸热速度慢,导致热量浪费;
因此,设计实用性强和便于对固相物料向液相转变时施加管控的一种相变储热材料利用的光热储能装置是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相变储热材料利用的光热储能装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种相变储热材料利用的光热储能装置,包括储热桶,所述储热桶的两端均为开口设置,且所述储热桶两端的开口内壁均固定连接有封板,所述封板的中部设置有输液管,所述输液管将储热桶的内外连通,所述输液管的外壁中部与封板的内壁固定连接,两个所述封板上均设置有输液管,两个输液管之间设置有换热管,所述换热管的两端分别通过扭簧与两个输液管的内壁铰接;
所述换热管可相对输液管进行偏转,所述换热管的外壁固定连接有若干换热翅片,所述储热桶的内壁固定连接有加热管,所述加热管的一端延伸至储热桶的外侧,所述加热管为螺旋设置,所述储热桶的内壁位于加热管的缝隙处设置有推动机构,所述储热桶的外侧设置有旋转机构,且所述封板上设置有提示机构。
根据上述技术方案,所述推动机构包括底座,所述底座的外壁与储热桶的内壁固定连接,所述底座的外壁固定连接有滑筒,所述滑筒上开设有若干安装孔,若干安装孔呈环形排列在滑筒侧壁上,所述安装孔的内壁固定连接有换热棒,所述换热棒的一端位于滑筒的外侧,换热棒的另一端位于滑筒的内部,所述滑筒的上侧为开口设置,所述滑筒的开口处内壁滑动连接有推杆,所述推杆的外侧壁与滑筒的开口处内壁接触,所述推杆的下表面固定连接有第二磁铁,所述第二磁铁的下侧接触有第一磁铁,所述第一磁铁的下表面与底座的上表面固定连接。
根据上述技术方案,所述第二磁铁的下侧与第一磁铁的上侧为相反磁极,且所述推杆的上表面为倾斜结构,所述推杆位于换热管的下侧。
根据上述技术方案,所述旋转机构包括固定桩,所述固定桩的上表面固定连接有支架,所述支架的外壁通过轴承转动连接有滚轮,所述储热桶的外壁固定连接有滑轮,所述滑轮的外壁与滚轮的外壁接触。
根据上述技术方案,所述固定桩的上侧设置有四个支架、滚轮,且所述储热桶的外壁设置有两个滑轮,两个滚轮承载一个滑轮。
根据上述技术方案,所述提示机构包括固定环,所述固定环的内壁与换热管的外壁接触,所述固定环的一端与输液管的外壁固定连接,所述固定环远离输液管的一侧通过轴承转动连接有螺纹环,所述螺纹环的内壁与换热管的外壁固定连接,所述螺纹环的外壁螺纹连接有螺纹套,所述螺纹套的下侧固定连接有探杆,所述探杆的一端贯穿封板延伸至储热桶的外侧,所述探杆的外壁与封板的内壁接触。
根据上述技术方案,所述换热管与推杆不接触时探杆位于储热桶外侧的一端与封板的外壁处于同一平面,所述换热管倾斜时探杆可向封板的外侧进行移动。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
通过设置有储热桶、输液管、换热管、加热管,可使储热桶内部物料在受热时更加均匀,且放热时对换热介质加热更加均匀;
通过设置有推动机构,使储热桶内部物料热熔至一定程度后,可通过换热管对物料进行打散,使物料内部受热加快,进而减少热量流失;
通过设置有旋转机构,使换热管对储热桶内部物料进行破碎的同时引发储热桶的旋转,进而使储热桶内部物料进一步混合均匀,使固液转变速率加快;
通过设置有提示机构,使换热管对物料破碎后可将探杆向封板的外侧推动,进而使外部人员观测到换热管已经工作,适时调整供热速率,降低热量浪费。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的立体结构示意图;
图2是本发明储热桶的内部结构示意图;
图3是本发明剖面结构示意图;
图4是本发明推动机构的结构示意图;
图5是本发明图3中A的放大结构示意图;
图6是本发明图3中B的放大结构示意图;
图中:1储热桶、2封板、3输液管、4换热管、5换热翅片、6加热管、7推动机构、8旋转机构、9提示机构、701底座、702滑筒、703换热棒、704推杆、705第一磁铁、706第二磁铁、801固定桩、802支架、803滚轮、804滑轮、901固定环、902螺纹环、903螺纹套、904探杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6,本发明提供技术方案:一种相变储热材料利用的光热储能装置,包括储热桶1,储热桶1的两端均为开口设置,且储热桶1两端的开口内壁均固定连接有封板2,封板2的中部设置有输液管3,输液管3将储热桶1的内外连通,输液管3的外壁中部与封板2的内壁固定连接,两个封板2上均设置有输液管3,两个输液管3之间设置有换热管4,换热管4的两端分别通过扭簧与两个输液管3的内壁铰接;
在使用时,在储热桶1的内部填充相变储热材料,通过多余能源加热加热管6,使储热桶1内部的固相材料向液相转变,在需要放热时,通过向输液管3的内部供给换热介质,使换热介质流经输液管3、换热管4后由另一侧的输液管3进行排出,此过程中储热桶1内部的液相物料进行放热,对换热管4以及换热管4内部的换热介质进行加热;
换热管4可相对输液管3进行偏转,换热管4的外壁固定连接有若干换热翅片5,储热桶1的内壁固定连接有加热管6,加热管6的一端延伸至储热桶1的外侧,加热管6为螺旋设置,储热桶1的内壁位于加热管6的缝隙处设置有推动机构7,储热桶1的外侧设置有旋转机构8,且封板2上设置有提示机构9;
推动机构7包括底座701,底座701的外壁与储热桶1的内壁固定连接,底座701的外壁固定连接有滑筒702,滑筒702上开设有若干安装孔,若干安装孔呈环形排列在滑筒702侧壁上,安装孔的内壁固定连接有换热棒703,换热棒703的一端位于滑筒702的外侧,换热棒703的另一端位于滑筒702的内部,滑筒702的上侧为开口设置,滑筒702的开口处内壁滑动连接有推杆704,推杆704的外侧壁与滑筒702的开口处内壁接触,推杆704的下表面固定连接有第二磁铁706,第二磁铁706的下侧接触有第一磁铁705,第一磁铁705的下表面与底座701的上表面固定连接,第二磁铁706的下侧与第一磁铁705的上侧为相反磁极,且推杆704的上表面为倾斜结构,推杆704位于换热管4的下侧;
在加热管6进行加热储热桶1内部物料的同时,会使物料逐渐融化,此时滑筒702的内部通过换热棒703的导热温度快速升高,在滑筒702内部温度升高的同时会使其气压不断增大,此时由于推杆704上侧受换热管4阻挡,且推杆704的下侧有相互吸附的第二磁铁706、第一磁铁705,导致推杆704无法上升,在储热桶1内部加热到中后期,固相物料减少时,此时由于滑筒702内部气压在此期间持续增大,且固相物料减少后换热管4的可动性提升,此时气压推动推杆704上升,使第一磁铁705、第二磁铁706瞬间分离,随后推杆704撞击在换热管4的下侧,由于推杆704的上端为倾斜设置,则会使推杆704推动换热管4快速进行偏转,使换热管4将未融化的物料进行搅散,进而使破碎的物料更容易吸热,使其可加快吸热融化速度,进而减少热源浪费;
旋转机构8包括固定桩801,固定桩801的上表面固定连接有支架802,支架802的外壁通过轴承转动连接有滚轮803,储热桶1的外壁固定连接有滑轮804,滑轮804的外壁与滚轮803的外壁接触,固定桩801的上侧设置有四个支架802、滚轮803,且储热桶1的外壁设置有两个滑轮804,两个滚轮803承载一个滑轮804;
在推杆704快速撞击换热管4使储热桶1内部物料破碎融化的同时,由于换热管4快速偏转,且物料受到撞击运动,会使储热桶1内部物料运动,由于惯性会使储热桶1在滑轮804、滚轮803的支撑下进行偏转,进而使储热桶1内部物料进一步混合,使其吸热速率上升,减少热源浪费;
提示机构9包括固定环901,固定环901的内壁与换热管4的外壁接触,固定环901的一端与输液管3的外壁固定连接,固定环901远离输液管3的一侧通过轴承转动连接有螺纹环902,螺纹环902的内壁与换热管4的外壁固定连接,螺纹环902的外壁螺纹连接有螺纹套903,螺纹套903的下侧固定连接有探杆904,探杆904的一端贯穿封板2延伸至储热桶1的外侧,探杆904的外壁与封板2的内壁接触,换热管4与推杆704不接触时探杆904位于储热桶1外侧的一端与封板2的外壁处于同一平面,换热管4倾斜时探杆904可向封板2的外侧进行移动;
在推杆704推动换热管4快速偏转的同时,由于换热管4的外壁与螺纹环902的内壁固定连接,且螺纹环902的外壁与螺纹套903的内壁螺纹连接,则螺纹环902偏转时会使螺纹套903进行移动,使探杆904的一端向封板2的外侧进行移动,便于工作人员直观观测储热桶1内部热熔情况,便于进行热量调控;
在物料放热冷却的过程中,会使滑筒702内部气体冷却收缩,使推杆704缩回滑筒702的内部,且换热管4由于与输液管3连接处的扭簧进行回弹复位。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)
1.一种相变储热材料利用的光热储能装置,包括储热桶(1),其特征在于:所述储热桶(1)的两端均为开口设置,且所述储热桶(1)两端的开口内壁均固定连接有封板(2),所述封板(2)的中部设置有输液管(3),所述输液管(3)将储热桶(1)的内外连通,所述输液管(3)的外壁中部与封板(2)的内壁固定连接,两个所述封板(2)上均设置有输液管(3),两个输液管(3)之间设置有换热管(4),所述换热管(4)的两端分别通过扭簧与两个输液管(3)的内壁铰接;
所述换热管(4)可相对输液管(3)进行偏转,所述换热管(4)的外壁固定连接有若干换热翅片(5),所述储热桶(1)的内壁固定连接有加热管(6),所述加热管(6)的一端延伸至储热桶(1)的外侧,所述加热管(6)为螺旋设置,所述储热桶(1)的内壁位于加热管(6)的缝隙处设置有推动机构(7),所述储热桶(1)的外侧设置有旋转机构(8),且所述封板(2)上设置有提示机构(9)。
2.根据权利要求1所述的一种相变储热材料利用的光热储能装置,其特征在于:所述推动机构(7)包括底座(701),所述底座(701)的外壁与储热桶(1)的内壁固定连接,所述底座(701)的外壁固定连接有滑筒(702),所述滑筒(702)上开设有若干安装孔,若干安装孔呈环形排列在滑筒(702)侧壁上,所述安装孔的内壁固定连接有换热棒(703),所述换热棒(703)的一端位于滑筒(702)的外侧,换热棒(703)的另一端位于滑筒(702)的内部,所述滑筒(702)的上侧为开口设置,所述滑筒(702)的开口处内壁滑动连接有推杆(704),所述推杆(704)的外侧壁与滑筒(702)的开口处内壁接触,所述推杆(704)的下表面固定连接有第二磁铁(706),所述第二磁铁(706)的下侧接触有第一磁铁(705),所述第一磁铁(705)的下表面与底座(701)的上表面固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种相变储热材料利用的光热储能装置,其特征在于:所述第二磁铁(706)的下侧与第一磁铁(705)的上侧为相反磁极,且所述推杆(704)的上表面为倾斜结构,所述推杆(704)位于换热管(4)的下侧。
4.根据权利要求3所述的一种相变储热材料利用的光热储能装置,其特征在于:所述旋转机构(8)包括固定桩(801),所述固定桩(801)的上表面固定连接有支架(802),所述支架(802)的外壁通过轴承转动连接有滚轮(803),所述储热桶(1)的外壁固定连接有滑轮(804),所述滑轮(804)的外壁与滚轮(803)的外壁接触。
5.根据权利要求4所述的一种相变储热材料利用的光热储能装置,其特征在于:所述固定桩(801)的上侧设置有四个支架(802)、滚轮(803),且所述储热桶(1)的外壁设置有两个滑轮(804),两个滚轮(803)承载一个滑轮(804)。
6.根据权利要求5所述的一种相变储热材料利用的光热储能装置,其特征在于:所述提示机构(9)包括固定环(901),所述固定环(901)的内壁与换热管(4)的外壁接触,所述固定环(901)的一端与输液管(3)的外壁固定连接,所述固定环(901)远离输液管(3)的一侧通过轴承转动连接有螺纹环(902),所述螺纹环(902)的内壁与换热管(4)的外壁固定连接,所述螺纹环(902)的外壁螺纹连接有螺纹套(903),所述螺纹套(903)的下侧固定连接有探杆(904),所述探杆(904)的一端贯穿封板(2)延伸至储热桶(1)的外侧,所述探杆(904)的外壁与封板(2)的内壁接触。
7.根据权利要求6所述的一种相变储热材料利用的光热储能装置,其特征在于:所述换热管(4)与推杆(704)不接触时探杆(904)位于储热桶(1)外侧的一端与封板(2)的外壁处于同一平面,所述换热管(4)倾斜时探杆(904)可向封板(2)的外侧进行移动。
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