CN202547463U - 一种三套管式相变蓄热换热器 - Google Patents

一种三套管式相变蓄热换热器 Download PDF

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蒋静智
张改
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Abstract

本实用新型公开了一种三套管式相变蓄热换热器，包括相变蓄热换热器壳体、相变蓄热材料套管和冷水管，相变蓄热材料套管和冷水管间充填蓄热相变材料。换热器壳体和相变蓄热材料套管之间加肋片以及相变蓄热材料套管和冷水管之间加肋片以强化冷热流体与相变材料之间的换热过程，使其在相变蓄热材料的相变温度下，在完成正常热交换的同时完成热能的储存，之后再利用储存的热能进行后序换热，从而使之既保留了管壳式换热器结构能够进行热交换的特点，又能充分利用相变吸热材料储能的特性。本实用新型结构简单、传热效率高，具备蓄热、释热功能，该相变蓄热换热器可充分利用太阳能、工业余热，进行高效率的废热回收利用。

Description

一种三套管式相变蓄热换热器
技术领域
本实用新型涉及一种能源存储与释放装置，尤其涉及一种三套管式相变蓄热换热器。
背景技术
随着经济的不断发展以及能源的大量消耗，节能已经成为全球关注的话题，太阳能、风能、地热能等可再生能源和工业余热、废热的利用已经成为各国研究开发的重点，然而这些能源都具有间断性和不稳定性的特点，所以，能量存储技术的研究就显得尤为重要。蓄热技术是能量存储技术中一种，蓄热技术中重要一环就是相变蓄热换热器的的设计。常见的套管式换热器由两根管子套装在一起，冷、热流体分别在内管和外管中流过，此种结构一般用于两种流体之间的换热。。
发明内容
本实用新型提供一种结构简单、加工方便、成本低廉的三套管式相变蓄热换热器。为此，本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型主要包括相变蓄热换热器壳体、相变蓄热材料套管和冷水管，所述相变蓄热换热器壳体、相变蓄热材料套管和冷水管均以壳体的中心线对称，从外到内依次为壳体、相变蓄热材料套管和冷水管，相变蓄热材料套管和冷水管间充填蓄热相变材料。所述相变蓄热换热器壳体右端设有热流体进口管和冷流体出口管，左端设有冷流体进口管和热流体出口管。所述的相变蓄热换热器壳体和相变蓄热材料套管之间加肋片，所述的相变蓄热材料套管和冷水管之间加肋片。所述的相变蓄热材料为结晶水合盐类、或石蜡、或脂肪酸类相变材料。为了防止热量的损失，可在相变蓄热换热器的外表面上设有保温层。
本实用新型具有结构紧凑、加工方便、成本低廉，传热效率较高的特点，由于在相变蓄热材料套管和冷水管间充填了蓄热相变材料，并且在相变蓄热换热器壳体和相变蓄热材料套管之间以及在相变蓄热材料套管和冷水管之间加装了肋片，强化了冷热流体与相变材料之间的换热过程，使其在相变蓄热材料的相变温度下，在完成正常热交换的同时完成热能的储存，之后再利用储存的热能进行后序换热，从而使之既保留了管壳式换热器结构能够进行热交换的特点，又能充分利用相变吸热材料储能的特性，从而实现了冷流体、热流体与固液相变材料三种物质之间的高效换热。
附图说明
图1是本实用新型三套管式相变蓄热换热器的结构示意图。
图2是本实用新型三套管式相变蓄热换热器的剖面示意图。
图中，1-相变蓄热换热器壳体，2-相变蓄热材料套管，3-冷水管，4-相变蓄热材料，5.1-热流体进口，5.2-热流体出口，6.1-冷流体进口，6.2-冷流体出口，7-相变蓄热材料套管和冷水管之间的肋片，8-相变蓄热换热器壳体和相变蓄热材料套管之间的肋片，9-保温材料。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。如图1所示，一种三套管式相变蓄热换热器，包括相变蓄热换热器壳体（1）、相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3），所述相变蓄热换热器壳体（1）、相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3）均以壳体的中心线对称，从外到内依次为壳体（1）、相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3），相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3）间充填蓄热相变材料（4）。所述相变蓄热换热器壳体右端设有热流体进口管（5.1）和冷流体出口管（6.2），左端设有冷流体进口管（6.1）和热流体出口管（5.2）。所述的相变蓄热材料套管和冷水管之间加肋片（7），所述的相变蓄热换热器壳体和相变蓄热材料套管之间加肋片（8）。所述的相变蓄热材料（4）为结晶水合盐类、或石蜡、或脂肪酸类相变材料。为了防止热量的损失，可在相变蓄热换热器的外表面上设有保温层（9）。
当高温热源流体（来自于太阳能、工业废热、余热等暂时不用的热，而且该流体的温度高于相变蓄热材料的相变温度）通过热流体进口管5.1进入相变蓄热换热器壳体1和相变蓄热材料套管2的间隙绕肋片流动，通过相变蓄热材料套管2的管壁将热流体的热量传递给相变蓄热材料4，相变蓄热材料4由固态逐渐变为液态，使热能不断转化为潜热储存在相变蓄热材料内，经过一定时间后，固态相变蓄热材料完全转化为液态实现热量存储的最大化，停止热流体的进出。当用户需要热能时，使冷流体沿着冷流体进口管6.1进入冷水管3，从冷流体出口管6.2流出，此时冷流体通过管壁吸收蓄热相变材料中储存的热量，当蓄热材料放出部分热量后，换热管内壁面的液体逐渐凝固，随着放热量的增加，相变蓄热材料由液态渐变为固态，待全部转变为固态后，不再释放热量，此时冷流体的温度升高到最高值，蓄热释热过程可循环重复使用，实现冷、热流体与固液相变蓄热材料之间的高效换热。
本实用新型未涉及部分及蓄热换热装置的具体结构等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。 

Claims (5)

1.一种三套管式相变蓄热换热器，其特征在于，包括相变蓄热换热器壳体（1）、相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3），所述相变蓄热换热器壳体（1）、相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3）均以壳体（1）的中心线对称，从外到内依次为壳体（1）、相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3），相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3）间充填蓄热相变材料（4）。
2.根据权利要求1所述的一种三套管式相变蓄热换热器，所述相变蓄热换热器壳体（1）右端设有热流体进口管（5.1）和冷流体出口管（6.2），左端设有冷流体进口管（6.1）和热流体出口管（5.2）。
3.根据权利要求1所述的一种三套管式相变蓄热换热器，其特征在于，所述的相变蓄热换热器壳体（1）和相变蓄热材料套管（2）之间加肋片（8），所述的相变蓄热材料套管（2）和冷水管（3）之间加肋片（7）。
4.根据权利要求1所述的一种三套管式相变蓄热换热器，其特征在于，所述的蓄热相变材料（4）为结晶水合盐类、或石蜡、或脂肪酸类相变材料。
5. 根据权利要求1所述的一种三套管式相变蓄热换热器，其特征在于，所述的相变蓄热换热器外圈置有保温材料（9）。
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