CN204007259U - 储热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储热装置，其包括壳体，所述壳体内设有至少一个隔热层将所述壳体分隔为至少两个储热单元，每一个储热单元内均设置有换热盘管，相邻两个所述储热单元内的换热盘管连通，且位于所述壳体一端部的储热单元内的换热盘管设有储热入口，位于壳体另一端部的储热单元内的换热盘管设有储热出口。储热过程中，储热单元均能与热空气保持较大的传热温差，既能将热空气的热量充分储存；同时由于末端储热层吸热较少，还能从换热盘管的出口端输出冷空气，此冷空气可作为冷却介质循环使用；在热量导出时，近冷空气入口端的储热单元的热量能够最大程度的导出，同时还能够维持出口空气温度的稳定，保证加热后空气的品质。

Description

储热装置

技术领域

本实用新型涉及热量储备技术领域，尤其是指一种储热装置。

背景技术

储热/换热器可以将暂时不用的热量进行储存，在需要的时候通过内置的换热器将储存的热量交换出来。通常采用固体储热材料(如果沙石、钢珠、陶瓷与混凝土等)或者液态储热材料(如水、高温导热油等)等。储热空腔里面装填大量的固体储热材料，同时布置了换热盘管。储热时，多余的热量被固体颗粒吸收，放热时，需要加热的工质从固体颗粒中吸热以提高自身的温度。

通常来说，储热/换热器内部的颗粒是相互接触的，也就是说在热量储存过程中，储热材料之间会相互传热，最后具有均一的温度。对于这类储热器，在储热过程中，储热空腔内靠近热空气进口端的温度与靠近热空气出口端的储热材料温度十分接近，使得热空气在出口端仍然具有较高的温度。此外，在换热过程中，随着冷空气的通入，储热空腔内部储热材料的温度一起下降。因而，这类储热器在放热阶段的出口气流温度也是不断变化的，而且随着放热过程的进行一直在下降，出口温度很不稳定。这样就导致一个不好的结果：储热的时候，不能将热量充分传递给储热介质，同时出口处的气流温度较高，不适合继续充当冷却介质使用。同时，在放热的时候，换热器提供的热空气温度不稳定，热空气维持在高温度的时间短，之后就会逐步下降。

实用新型内容

基于此，本实用新型在于提供一种储热装置，能够实现热量的分品位储存和分品位导出，以改善常见储热装置储存热量时温度均一升高与下降的不足。

其技术方案如下：

一种储热装置，其包括壳体，所述壳体内设有至少一个隔热层将所述壳体分隔为至少两个储热单元，每一个储热单元内均设置有换热盘管，相邻两个所述储热单元内的换热盘管连通，且位于所述壳体一端部的储热单元内的换热盘管设有储热入口，位于壳体另一端部的储热单元内的换热盘管设有储热出口。

下面对进一步技术方案进行说明：

进一步的，所述换热盘管为双换热盘管，设有所述储热入口的换热盘管还设有换热出口，设有所述储热出口的换热盘管设有换热进口。

进一步的，所述隔热层上下分布，纵向分隔所述壳体。

进一步的，每一个所述储热单元内均设有加油口、排油口。

进一步的，每一个储热单元内设有纵截面为环状的储热腔。

进一步的，所述储热腔的中部设有第一通孔，所述隔热层设有与所述第一通孔对应的第二通孔，相邻两个所述换热盘管通过所述第一通孔、所述第二通孔连通。

进一步的，所述隔热层第二通孔的壁面开设有与所述隔热层外壁连通的开口。

进一步的，相邻两个所述换热盘管通过螺母在所述第二通孔处连通。

进一步的，所述壳体内设有保温层，所述保温层包围所有所述储热腔。

进一步的，壳体的上底及下底分别设有隔热层。

下面对前述技术方案的原理、效果等进行说明：

在所述储热装置内设置隔热层，将所述储热装置分隔为多个储热单元。在储热过程中，热空气进入储热入口进入后，先与距离储热入口最近的储热单元进行热交换，经过该储热单元的换热后，热空气的温度降低，再通过换热盘管进入下一个储热单元进行热交换，依次进入下一级储热单元进行热交换。在经过几级储热单元的换热后，热空气的热量能够被充分储存，从最后一级储热单元排出冷空气，该冷空气可以作为冷却介质进行循环利用。随着换热过程的进行，靠近储热入口的储热单元首先达到饱和储热状态，进而下一个储热单元随后达到饱和，沿着换热盘管方向的其余储热单元逐个达到储热饱和，储热阶段结束。所述储热装置能够让靠近热储热入口端的储热单元逐个达到较高的温度，实现热量的分品位储存，同时还可以最大程度从储热出口输出冷空气，作为冷却介质循环使用。

在储热过程中，热空气经过储热器换热后，既能充分储存热空气中的热量，同时又能够输出冷空气，该冷空气能继续作为冷却介质循环使用。同时，在热量导出过程中，本方案设计的储热/换热器能够长时间的提供稳定高温的热空气，供热品质更好。

在热量释放阶段，有待加热的压缩空气从储热装置的换热进口流入。待加热的压缩空气气流首先与储热温度最低的储热单元进行换热，再与储热温度较高的储热单元进行换热。压缩空气气流的温度越来越高，与后续储热单元的换热强度也越来越弱。在压缩空气气流加热到一定温度之后，不再与其后的储热单元进行换热。因此，储热装置最下层的储热单元的热量最先被导出，而储热装置上部的储热单元换热量少，其中储存的热量仍然处于高品位状态，输出的高温压缩空气气流也具有稳定的温度。所述储热装置，既能够让靠近冷空气入口段的储热单元中的热量被最大程度的释放，同时还让输出的热空气温度十分稳定。

所述储热装置适用于太阳能储热与压缩机级间冷却热量等应用场景。所述储热装置的供热场所适合于燃气透平与空气透平等高端的用途。储热阶段的传热介质可以使用空气、水以及蒸汽等介质，放热阶段的介质主要的带压力的空气(用于加热压缩空气)，经过加热的压缩空气可用于燃气透平或者空气透平的膨胀做功。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的储热装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的单一储热单元的结构示意图；

图3是本实用新型实施例所述的储热腔的形成示意图；

图4是本实用新型实施例所述的隔热层的结构示意图。

附图标记说明：

10、壳体，12、隔热层，14a-14c、储热单元，16a-16c、换热盘管，18、储热入口，20、储热出口，22、换热出口，24、换热进口，26、加油口，28、排油口，30a-30b、储热腔，32、凹面结构，34a-34b、第一通孔，35、螺母，36、第二通孔，38、开口，40、保温层。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例进行详细说明：

如图1及图2所示，一种储热装置，其包括壳体10，所述壳体10内设有至少一个隔热层12将所述壳体10分隔为至少两个储热单元，每一个储热单元内均设置有换热盘管，相邻两个所述储热单元内的换热盘管连通，且位于所述壳体10一端部的储热单元内的换热盘管设有储热入口18，位于壳体另一端部的储热单元内的换热盘管设有储热出口20。

本实施例优选设有两个所述隔热层12，所述隔热层12将所述壳体10自上至下分成三个储热单元14a-14c，三个所述储热单元14a-14c内分别设有换热盘管16a-16c，所述换热盘管16a与所述换热盘管16b连通，而所述换热盘管16b还与所述换热盘管16c连通，位于所述壳体10上端的换热盘管16a设有储热入口18，位于壳体10下端的换热盘管16c设有储热出口20。

在所述储热装置内设置隔热层12，将所述储热装置12分隔为多个储热单元。在储热过程中，热空气进入储热入口18进入后，先与距离储热入口18最近的储热单元14a进行热交换，经过该储热单元14a的换热，储热单元14a内储存有导热油等液态储热介质吸收热量，储热油的温度升高，热空气的温度降低。热空气经过与储热单元14a换热后，热空气再沿着换热盘管16b、16c进入下一个储热单元14b进行换热，储热单元14b内储有的导热油等液态储热介质继续吸热升温。在经过三级储热单元的换热后，热空气的热量能够被充分储存，从最后一级储热单元14c的换热盘管16c的储热出口20排出冷空气，该冷空气可以作为冷却介质进行循环利用。随着换热过程的进行，靠近储热入口18的储热单元14a首先达到饱和储热状态，进而下一个储热单元14b随后达到饱和，沿着换热盘管方向的储热单元14c也达到储热饱和，储热阶段结束。所述储热装置能够让靠近热储热入口18端的储热单元逐个达到较高的温度，实现热量的分品位储存，同时还可以最大程度从储热出口输出冷空气，作为冷却介质循环使用。

所述换热盘管16a-16c为双换热盘管，设有所述储热入口18的换热盘管14a还设有换热出口24，设有所述储热出口20的换热盘管14c设有换热进口。

在热量释放阶段，有待加热的压缩空气从储热装置的换热进口24流入。待加热的压缩空气气流首先与储热温度最低的储热单元14c进行换热，再与储热温度较高的储热单元14b进行换热。从储热热单元14c到储热单元14a压缩空气气流的温度越来越高，与后续储热单元的换热强度也越来越弱。在压缩空气气流加热到一定温度之后，不再与其后的储热单元进行换热。因此，储热装置最下层的储热单元14c的热量最先被导出，而储热装置上部的储热单元14a换热量少，其中储存的热量仍然处于高品位状态，输出的高温压缩空气气流也具有稳定的温度。所述储热装置，既能够让靠近冷空气入口段的储热单元中的热量被最大程度的释放，同时还让输出的热空气温度十分稳定。

每一个所述储热单元内均设有导热油等液态储热材料的加油口26、排油口28。储热器内使用的储热油等液态储热材质在经过规定年限的使用期之后，可以很容易的更换。更换过程只需要使用软管连接各级储热单元14a-14c的排油口28，稍微提供初始抽真空作用，储热单元14a-14c中的储热油等储热液体便会由于虹吸作用自动流出。之后，再从加油口26注入新的储热油等液体储热材料即可，十分便捷。

每一个储热单元14a-14c内设有纵截面为环状的所述储热腔30a-30b。如图3所示，所述储热腔30a-30b通过两边高度不相等的凹面结构32绕轴线旋转一周而形成；储热腔30a-30b的中部设有第一通孔34a-34b，每一层所述隔热层12均设有与所述第一通孔34a-34b对应的第二通孔36，所述换热盘管16a通过所述第一通孔34a后，再与所述换热盘管16b在第二通孔36处通过螺母35连通；同理，所述换热盘管16b通过所述第一通孔34b后，再与所述换热盘管16c在第二通孔36处通过螺母35连通，而所述换热盘管16a、16c的另外两端分别伸出壳体12形成储热入口18、储热出口20、换热出口22及换热进口24。

所述隔热层12的形状为与所述储热腔30a-30b的轮廓相匹配的圆形，且具有一定的厚度；如图4所示，隔热层12的第二通孔36的壁面开设有与所述隔热层外壁连通的开口38。在安装隔热层时，所述开口38可使隔热层12能够顺利的避开换热盘管16a-16c的直段。

所述壳体10内还设有保温层40，所述保温层40包围所有所述储热单元14a-14c，并且在壳体10的上底及下底也分别设有隔热层12，能够更好的起到保温作用。

所述储热装置在储热过程中，自上而下的储热单元14a-14c均能与热空气保持较大的传热温差，既能将热空气的热量充分储存；同时由于末端储热层吸热较少，还能从换热盘管16a-16c的出口端输出冷空气，此冷空气可作为冷却介质循环使用；在热量导出时，近冷空气入口端的储热单元14c的热量能够最大程度的导出，同时还能够维持出口空气温度的稳定，保证加热后空气的品质。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种储热装置，其包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有至少一个隔热层将所述壳体分隔为至少两个储热单元，每一个储热单元内均设置有换热盘管，相邻两个所述储热单元内的换热盘管连通，且位于所述壳体一端部的储热单元内的换热盘管设有储热入口，位于壳体另一端部的储热单元内的换热盘管设有储热出口。

2.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述换热盘管为双换热盘管，设有所述储热入口的换热盘管还设有换热出口，设有所述储热出口的换热盘管设有换热进口。

3.根据权利要求1或2所述的储热装置，其特征在于，所述隔热层上下分布，纵向分隔所述壳体。

4.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，每一个所述储热单元内均设有加油口、排油口。

5.根据权利要求1或2任意一项所述的储热装置，其特征在于，每一个储热单元内设有纵截面为环状的储热腔。

6.根据权利要求5所述的储热装置，其特征在于，所述储热腔的中部设有第一通孔，所述隔热层设有与所述第一通孔对应的第二通孔，相邻两个所述换热盘管通过所述第一通孔、所述第二通孔连通。

7.根据权利要求6所述的储热装置，其特征在于，所述隔热层第二通孔的壁面开设有与所述隔热层外壁连通的开口。

8.根据权利要求6所述的储热装置，其特征在于，相邻两个所述换热盘管通过螺母在所述第二通孔处连通。

9.根据权利要求5所述的储热装置，其特征在于，所述壳体内设有保温层，所述保温层包围所有所述储热腔。

10.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述壳体的上底及下底分别设有隔热层。