CN203772088U - 一种板式相变蓄热换热器 - Google Patents

一种板式相变蓄热换热器 Download PDF

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赵娟
侯文�
章晓阳
吴银萍
王曦
付韵潮
梅力宸
徐永军
张玉
吴娟
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Abstract

本实用新型公开了一种板式相变蓄热换热器,包括多个并行排列的密封箱,密封箱内部设有相变蓄热体,在密封箱的四个边角处均设置有角孔,所述任意两个相邻的密封箱之间设置有密封件,密封件将密封箱同侧端的两个角孔隔离,所述任意两个相邻的密封件呈180°夹角且平行设置,所述多个密封箱之间通过密封件围合形成间隔分布的热工质流腔和冷工质流腔;还包括外部框架,外部框架将所述密封箱压紧密封,所述外部框架上还设置有与角孔连通的冷工质进出口和热工质进出口。本实用新型体积小,装卸方便,便于维修;利用相变蓄热材料进行蓄热,能有效解决供热量不稳的缺点,延长了供热时间,可维持稳定的供热温度,稳定性好,工质互不影响。

Description

一种板式相变蓄热换热器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及蓄热换热领域,更具体的说是涉及一种板式相变蓄热换热器。
背景技术
[0002] 在供热系统中,由于某些热源如太阳能等能量不稳定,从而造成供热存在间歇性或部分时间停止供热等状况,限制了这部分热源的应用,导致了热量的浪费。相变蓄热材料凭借其蓄热量大、温度稳定的特点,在供暖系统中已得到了越来越多的应用。专利CN103062828A公开了一种闭式平板相变蓄热箱供热系统,该发明是在蓄热水箱内布置若干相变蓄热板,换热工质通过导流槽进入蓄热水箱,与相变蓄热板充分接触后进行蓄热放热,解决的是现有蓄热箱结构复杂、形式固定、蓄热材料不可灵活拆卸的问题,但此专利的闭式平板相变蓄热箱在结构上与本实用新型存在本质区别。本实用新型提供一种板式相变蓄热换热器,采用板式换热器的结构,相变蓄热体分别与两侧不同的换热工质进行相变蓄热或放热反应,换热工质相互并不接触,并利用相变蓄热材料蓄热量大、温度稳定的特点,省去水箱设置的同时达到换热和蓄热的效果,提高了系统供热运行的稳定性。
[0003] 实用新型内容
[0004] 本实用新型克服了现有技术的不足,提供了一种板式相变蓄热换热器,解决了以往的换热装置不便拆卸、不能用于不同换热工质换热及供热不稳定的问题。
[0005] 为解决上述的技术问题,本实用新型采用以下技术方案:一种板式相变蓄热换热器,包括多个并行排列的密封箱,密封箱内部设有相变蓄热体,在密封箱的四个边角处均设置有角孔,所述任意两个相邻的密封箱之间设置有密封件,密封件将密封箱同侧端的两个角孔隔离,所述任意两个相邻的密封件呈180°夹角且平行设置,所述多个密封箱之间通过密封件围合形成间隔分布的热工质流腔和冷工质流腔;还包括外部框架,外部框架将所述密封箱压紧密封,所述外部框架上还设置有与角孔连通的冷工质进出口和热工质进出口。相变蓄热体内部装有相变蓄热材料,相变蓄热材料是利用物质在相变(如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等)过程发生的相变热来进行热量的储存和利用,相变蓄热材料可根据需要采用相变温度为0-1000°C的相变蓄热材料,可以在相变材料内加入金属粉末、封装或采用其他方式强化换热,相变蓄热体厚度根据实际情况进行设计,具体以传热性能优、体内相变材料可完全发生相变反应且设备阻力限定在一定范围内为标准。本方案中,密封箱相互并行排列,密封箱之间通过密封件隔开,通过外部框架将密封箱压紧并密封,其中的热工质流腔和冷工质流腔分别相互连通,并通过冷工质进出口和热工质进出口与外部管道连通,形成换热工质的流动空间;本方案通过任意两个相邻的密封件呈180°夹角且平行设置,将密封箱与密封箱之间通过密封件形成了间隔分布的热工质流腔和冷工质流腔,从而在使用时热工质限定在热工质流腔,冷工质限定在冷工质流腔,二者相互隔离互不混合,可用于不同工质的换热,同时也提高了换热效率,提高了系统供热运行的稳定性,且本方案中的换热器体积小,结构简单且拆卸方便,节约成本的同时还方便了装卸和维修。
[0006] 所述密封件为方形结构,方形结构的两个长边的同一侧端设置有隔离密封件,隔离密封件将密封箱同侧端的两个角孔隔离。隔离密封件将密封箱同侧的两个角孔与另外两个角孔隔开,则换热工质在流过被隔离的角孔时就不会进入到另外的两个角孔内,实现分隔流通,可保证不同工质在使用时互不混合,保证了密封箱内热工质流腔和冷工质流腔的密封性。
[0007] 所述密封件在隔离的两个角孔圆周面还外延有环形的角孔密封件。角孔密封件可将两个相邻的角孔圆周面密封,从而可以保证隔离的角孔与非隔离的角孔之间发生换热工质混合,可提高角孔的密封性,保证不同工质使用时互不影响,提高系统蓄热放热的稳定性。
[0008] 所述密封箱的两个竖直侧面均设置有波轮流道。为加快换热工质与相变蓄热体的换热速率,提高相变蓄热体与换热工质的换热面积,所以在密封箱的两个竖直侧面均设置波轮流道,换热工质通过波轮流道可加快流动和蓄热放热,同时波轮通道还加快了换热工质的内部湍动,强化了传热过程,有效地提高了传热能力,且不易结垢。
[0009] 所述密封箱竖直两端的中部均设置有定位槽。换热器在装配时可通过定位槽定位各个密封箱,使得密封箱相互之间排列整齐,使得各个角孔相互对应,避免角孔错位造成密封失效或者是换热工质流通不畅的问题。
[0010] 所述外部框架包括前端板、上定位导杆、下定位导杆、后端板及固定螺栓,所述前端板、上定位导杆、下定位导杆及后端板相互围合并通过固定螺栓将密封箱压紧密封。外部框架主要作用是将密封箱和密封件密封压紧,保证换热工质不会与外部接触或者泄露,同时外部框架采用前端板、上定位导杆、下定位导杆及后端板相互围合并通过固定螺栓将密封箱压紧密封的结构,不仅装卸方便,便于维修,而且可最大的减少外部框架体积,降低成本;为减少热量损失,外部框架的前端板、上定位导杆、下定位导杆、后端板最好采用绝热材料制成,或者可在外部框架外部包裹绝热层。
[0011] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
[0012] 1、本实用新型密封箱和密封件通过外部框架压紧密封,不仅密封性好,体积小,且装卸方便,清洗方便,便于维修。
[0013] 2、本实用新型利用相变蓄热材料进行蓄热,相变材料蓄热量大、温度稳定、热效率高、易于控制,能有效解决供热量不稳的缺点,延长了供热时间,可维持稳定的供热温度,稳定性好。
[0014] 3、本实用新型内部通过密封箱与密封件作用形成相互隔离的热工质流腔和冷工质流腔,从而可以用于不同换热工质的蓄热放热,且互不影响。
附图说明
[0015] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
[0016] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0017] 图2为本实用新型密封箱的结构示意图;为方便理解,本图中同时将密封件画出。
[0018] 图3为本实用新型密封箱的结构示意图;本图中密封件与图2中的密封件呈180°夹角设置。
[0019] 图4为本实用新型的工作示意图,本图中特将热工质流腔和冷工质流腔的间隔增大,以方便理解,图中的箭头表示工质流向。[0020] 图中的标号为:1、冷工质进出口 ;2、相变蓄热体;3、密封箱;4、上定位导杆;5、热工质流腔;6、冷工质流腔;7、后端板;8、前端板;9、热工质进出口 ;10、固定螺栓;11、下定位导杆;12、定位槽;13、角孔;14、波轮流道;15、角孔密封件;16、隔离密封件;17、密封件。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0022] 实施例1
[0023] 如图1、图4所示的一种板式相变蓄热换热器,包括多个并行排列的密封箱3,密封箱3内部设有相变蓄热体2,在密封箱3的四个边角处均设置有角孔13,所述任意两个相邻的密封箱3之间设置有密封件16,密封件16将密封箱3同侧端的两个角孔13隔离,所述任意两个相邻的密封件17呈180°夹角且平行设置,所述多个密封箱3之间通过密封件17围合形成间隔分布的热工质流腔5和冷工质流腔6 ;还包括外部框架,外部框架将所述密封箱3压紧密封,所述外部框架上还设置有与角孔13连通的冷工质进出口 I和热工质进出口9。
[0024] 本实施例通过相变蓄热体2蓄热放热,多个密封箱3通过密封件16隔开且密封箱3和密封件16通过外部框架夹紧密封,密封箱之间形成相互隔开的热工质流腔5和冷工质流腔6 ;在使用时,当热(冷)工质通过换热器时,与相变蓄热体2换热,相变材料通过蓄热(放热)将一部分能量储存(释放),另一部分热量(冷量)传递给冷(热)工质;当热工质停止运行或供热量不足以使冷工质达到所需温度时,相变蓄热体2释放相变潜热,使供热流体维持在供热温度,且冷工质通过冷工质进出口 I只可在冷工质流腔6内流动,热工质通过热工质进出口 9只可在热工质流腔5内流动,冷、热工质互不影响,可避免工质泄露混合造成蓄热、放热失效和供热不稳,可用于不同工质之间的换热,实用性大为提高,同时密封箱3和密封件16通过夹紧方式设置还可方便拆卸、维修及清洗。
[0025] 本实施例中相变蓄热体2、热工质流腔5及冷工质流腔6的厚度根据实际情况进行设计,具体以传热性能优、体内相变材料可完全发生相变反应且设备阻力限定在一定范围内为标准,相变蓄热体2的厚度远小于长宽度,本体呈矩形;本实施例适用于需要供应热量的建筑、设备或其他场合,可根据实际需要增减或更换相变蓄热体,蓄热能力灵活;可以收集太阳能等清洁能源热量,也可以回收废气热、废水热、污水热等各种热媒热量,具有节能环保意义。
[0026] 如图4所示,四个角孔13分别包括热工质入口孔(A)、热工质出口孔(C)、冷工质入口孔(B)及冷工质出口孔(D),热工质入口孔(A)和热工质出口孔(C)与热工质流腔5连通,形成热工质换热通道,并通过热工质进出口 9与外部换热通道连通;冷工质入口孔(B)和冷工质出口孔(D)与冷工质流腔6连通,形成冷工质换热通道,并通过冷工质进出口 I与外部换热通道连通;热工质入口孔(A)和热工质出口孔(C)位于密封箱3同一侧两端,冷工质入口孔(B)和冷工质出口孔(D)位于密封箱3另一侧两端。
[0027] 如图4所示,基于以上描述,本实施例的换热器运行过程为:
[0028] 运行方式1:当仅有热量输入而无热量输出时,热工质沿着热工质进口流入,首先流过热工质入口孔(A),并沿着相变蓄热体表面流过热工质流腔5流入热工质出口孔(C),最终经热工质出口从换热器中流出。在热工质流腔5中,当热工质温度达到相变材料相变温度以上时,相变材料发生相变反应进行蓄热,此时相变蓄热换热器处于相变蓄热阶段。
[0029] 运行方式2:当冷工质沿着冷工质进口经冷工质入口孔(B)并沿着相变蓄热体表面流入冷工质出口孔(D)时,冷工质在冷工质流腔6中循环。此时两种工质流经各自的通道并进行换热,当热工质温度可以直接满足末端供热要求时,相变蓄热体继续进行蓄热,此时相变蓄热换热器处于相变蓄热供热阶段。
[0030] 运行方式3:当热工质停止供热或供热量不足以满足末端所需热量时,相变蓄热材料释放相变潜热,加热冷工质并使其维持在供热温度,持续向末端供应热量,此时相变蓄热换热器处于相变放热供热阶段。
[0031] 实施例2
[0032] 如图2和图3所示,本实施例在实施例1的基础上增加了优化了密封件,具体为:所述密封件17为方形结构,方形结构的两个长边的同一侧端设置有隔离密封件16,隔离密封件16将密封箱3同侧端的两个角孔13隔离。
[0033] 本实施例中密封件17设置成与密封箱3相匹配的结构,四个角孔13位于密封件17内侧,同一侧的两个角孔通过隔离密封件16与另外两个角孔13隔离开来,使得另外两个角孔13、密封件16及隔离密封件16形成流腔,被隔离的角孔13在工质流入时不会进入流腔,直接进入下一个相邻的流腔,从而可以将工质区分开来,不会相互混合,保证工质正常流动。
[0034] 优选地,所述密封件17在隔离的两个角孔13圆周面还外延有环形的角孔密封件15。为加强被隔离开的两个角孔13的密封性,保证工质不会泄露混合,所以密封件17在隔离的两个角孔13圆周面还外延有环形的角孔密封件15,通过角孔密封件15加强被隔离角孔13的密封性,达到很好的密封效果,保证供热稳定。
[0035] 实施例3
[0036] 本实施例在实施例1或实施例2的基础上增加了以下结构:所述密封箱3的两个竖直侧面均设置有波轮流道14。
[0037] 本实施例的波轮流道14带来了两个好处:第一个好处是可加快换热工质的内部湍动,使得工质在密封箱3表面流动更加全面,且工质不易结垢;第二个好处是增大了工质与相变蓄热体2的接触面积,从而强化了传热效果,蓄热和散热更加迅速、均匀,使得传热更加稳定。
[0038] 实施例4
[0039] 本实施例在上述任一实施例的基础上做了进一步优化,具体为:所述密封箱3竖直两端的中部均设置有定位槽12。
[0040] 本实施例定位槽12用于将密封箱3竖直定位,使得密封箱3相互平行且不致错位,从而可以提高装配精度,保证热工质流腔(5)和冷工质流腔(6)密封,同时保证角孔13与角孔13之间可相互正对,避免角孔13错位使得工质流动不畅,影响传热效率,还可避免工质堵塞。
[0041] 实施例5
[0042] 本实施例在上述任一实施例的优化了外部框架,具体为:所述外部框架包括前端板8、上定位导杆4、下定位导杆11、后端板7及固定螺栓10,所述前端板8、上定位导杆4、下定位导杆11及后端板7相互围合并通过固定螺栓10将密封箱3压紧密封。
[0043] 本实施例中,前端板8和后端板7位于两端的密封箱3外侧,上定位导杆4和下定位导杆11分别位于密封箱3上、下两端,上定位导杆4和下定位导杆11穿过前端板8和后端板7后通过固定螺栓10与导杆配合,将密封箱3夹紧在内部,通过前端板8、上定位导杆
4、下定位导杆11及后端板7相互围合并通过固定螺栓10固定将密封箱与外部隔离,同时密封箱3与密封件17通过固定螺栓10相互压紧,达到密封,不仅结构简单,且拆卸方便,在减少设备成本的同时还可减少换热器体积,实用性大为提高。本实施例中的外部框架内部或外部可加设保温层达到保温效果,减少热量散失,或者外部框架采用绝热材料制成。
[0044] 如上所述即为本实用新型的实施例。本实用新型不局限于上述实施方式,任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化,凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案,均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种板式相变蓄热换热器,其特征在于:包括多个并行排列的密封箱(3),密封箱(3)内部设有相变蓄热体(2),在密封箱(3)的四个边角处均设置有角孔(13),所述任意两个相邻的密封箱(3)之间设置有密封件(16),密封件(16)将密封箱(3)同侧端的两个角孔(13)隔离,所述任意两个相邻的密封件(17)呈180°夹角且平行设置,所述多个密封箱(3)之间通过密封件(17)围合形成间隔分布的热工质流腔(5)和冷工质流腔(6);还包括外部框架,外部框架将所述密封箱(3)压紧密封,所述外部框架上还设置有与角孔(13)连通的冷工质进出口( I)和热工质进出口(9)。
2.根据权利要求1所述的一种板式相变蓄热换热器,其特征在于:所述密封件(17)为方形结构,方形结构的两个长边的同一侧端设置有隔离密封件(16),隔离密封件(16)将密封箱(3)同侧端的两个角孔(13)隔离。
3.根据权利要求2所述的一种板式相变蓄热换热器,其特征在于:所述密封件(17)在隔离的两个角孔(13)圆周面还外延有环形的角孔密封件(15)。
4.根据权利要求1所述的一种板式相变蓄热换热器,其特征在于:所述密封箱(3)的两个竖直侧面均设置有波轮流道(14)。
5.根据权利要求1所述的一种板式相变蓄热换热器,其特征在于:所述密封箱(3)竖直两端的中部均设置有定位槽(12 )。
6.根据权利要求1所述的一种板式相变蓄热换热器,其特征在于:所述外部框架包括前端板(8)、上定位导杆(4)、下定位导杆(11)、后端板(7)及固定螺栓(10),所述前端板(8)、上定位导杆(4)、下定位导杆(11)及后端板(7)相互围合并通过固定螺栓(10)将密封箱(3)压紧密封。
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