CN204345950U - 一种回流式相变换热装置 - Google Patents

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李娟�
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Abstract

本实用新型提供一种回流式相变换热装置，由保温层、外壳体、下隔板、多个相变换热肋片管、网状支架和盖板组成，整个装置为圆筒状；其中：所述隔板为不锈钢，固定于外壳体内，与壳体相连，可用于承载与固定肋片管下端，将冷水与热水分隔开，位于换热装置下部进水口与出水口之间；所述金属网状支架用于固定肋片管上端；所述肋片管为同心圆管，肋片管外壁与内管间由肋片相连，将圆管均匀分成6个空腔，用于装填相变材料，每个空腔内设计有短肋片与肋片管外壁相连；肋片管内管留有上下端口，以便固定于装置内。该装置利用相变材料进行换热，肋片管中肋片的设计增大换热面积，缩短换热时间，从而提高换热装置的热传递效率。

Description

一种回流式相变换热装置
技术领域
本发明涉及一种回流式相变换热装置，特别是用于太阳能储存的回流式相变换热装置，属于太阳能热利用领域。
背景技术
太阳能是一种可再生的清洁能源，分布广，获取容易。但是太阳能易受地域、 昼夜和季节等变化的影响以及气候等因素的制约，能量的供给呈现不稳定性和间歇性。解决上述问题的办法就是将太阳能储存起来，能在需要用能时再将能量释放，以满足生产和生活用能连续和稳定供应的需要。
目前储存太阳能的一种方法就是利用相变储能装置存储太阳能。相变储能是利用相变潜热进行能量存储，具有储能密度高、使用材料体积小、相变温度选择范围宽、相变过程等温或近似等温以及易控制等优点。利用相变储能材料可以把太阳能暂时储存起来，以待在太阳能间歇期中使用。
相变材料主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料，每种材料都有其对应的相变熔点。使用时，以固液相变为例，当热源处的温度达到相变材料的熔点时，相变材料即以潜热的形式从热源处吸收热量，而在温度低于相变材料的熔点时，相变潜热再释放出来，以达到储能的目的。相变材料具有熔点可调、相变潜热大的优点，但相变材料热导率低，热延迟较大，影响换热装置的热传递效率。中国专利“相变储能装置”，专利号：2013102928602，其发明装置中的石蜡腔均匀填充在外壳内，不易更换；“太阳能相变储能罐”：专利号：2012101187406，其装置设计的进出水口在储能罐两端，循环路径短，热传递速率低；因此，设计一种能提高换热效率的装置十分迫切。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明设计了一种回流式相变换热装置，该装置利用相变单元储存太阳能，通过肋片管中的肋片增大换热面积的方法来提高导热。
本发明的技术方案如下：
一种回流式相变换热装置，所述换热装置由保温层、外壳体、隔板、多个相变换热肋片管、网状支架和盖板组成；
其中：所述隔板固定于外壳体内，与壳体相连，可用于承载与固定肋片管下端，将冷水与热水分隔开，位于换热装置下部进水口与出水口之间；
所述网状支架用于固定肋片管上端，固定于壳体内；
所述肋片管为同心圆管，分内管和外管，肋片管外管壁与内管间由肋片相连，将圆管均匀分成6个空腔，用于装填相变材料，每个空腔内设计有短肋片与肋片管外壁相连；肋片管内管上下两端开口，并长于外管，以便固定于装置内；肋片管上下均设有管盖；
本发明提供的一种回流式相变换热装置，工作时，流体从进水口流入，从下端口进入肋片管内管进行换热处理后，流体从肋片管上端口沿外壁流下，汇聚至下隔板从出水口流出。由于内、外管间肋片的设计，以及金属外管的传热，流体能快速的和肋片管中的相变储能材料进行热交换，从而提高相变换热装置热传递的速率。
本发明所述的一种回流式相变换热装置具有如下优点：换热系数大，储放热快，热效率高；肋片的设计增大换热面积，缩短换热时间，提高换热装置的热传递效率；装置结构简单，安装简便，单个相变换热肋片管可更换，可塑性强；肋片管为一体式拉制而成，精简做工；肋片管中6个空腔用于填充相变储能材料，实用性强。
附图说明
图1为所述一种回流式相变换热装置的三维结构示意图；
图2为一种回流式相变换热装置的正视图；
图3 为一种回流式相变换热装置的俯视图；
图4为所述单个肋片管的三维结构示意图；
图5为所述肋片管的平面图；
图6为所述装置中的网状支架结构图；
图7为所述装置中的下隔板结构图；
图中1为一种回流式相变换热装置的外壳，2为装置的下隔板，3为装置中肋片管，3-1为肋片管内管，3-2为肋片管外管，3-3为肋片管盖，4为装置中的网状支架，5为装置盖板，6为保温层。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明。
如图所示，一种回流式相变换热装置由外壳（1）、下隔板（2）、肋片管（3）、网状支架（4）、盖板（5）、保温层（6）、进水口（7）、出水口（8）组成。
外壳（1）材质为不锈钢，圆筒状，外壳（1）下部设有进水口（7）与出水口（8），进水口（7）与出水口（8）由内部的下隔板（2）将其分隔开；壳外壁有一层保温层（6），保温层（6）的设置能够起到更好的保温、隔热作用。
下隔板（2）为不锈钢材质，圆盘状，固定于外壳（1）内，与外壳（1）相连，如图所示，隔板（2）中小孔的数目和位置与肋片管（3）的数目和位置相对应；隔板（2）中小孔和肋片管内管（3-1）下端设计为螺纹镶嵌结构，在肋片管（3）中装填好相变材料，盖好肋片管盖（3-3）后，将肋片管（3）下端口与相应的隔板（2）中小孔相对应进行紧密螺纹连接，在所有的肋片管都连接好后，用金属网状支架（4）对应肋片管（3）的分布将肋片管上端固定，盖好盖板（5）。
网状支架（4）与外壳（1）连接固定。
肋片管盖（3-3）与肋片管（3）的连接同为镶嵌螺纹结构，便于组装与更换。
具体实施例：
当流体从进水口流入，其换热过程为：当进入肋片管中流体的温度高于换热装置中相变储能材料的相变温度时，相变储能材料开始储能，储能过程中，相变材料由固态转变为液态；当流体的温度低于相变储能材料的相变温度时，肋片管中的相变材料凝固放热，利用释放的相变潜热加热流体，从而保持流体温度恒定。

Claims (4)

1.一种回流式相变换热装置，其特征是：由不锈钢外壳、下隔板、肋片管、网状支架、盖板组成；所述隔板固定于外壳体内，与壳体相连，位于换热装置下部进水口与出水口之间；所述网状支架用于固定肋片管上端，固定于壳体内；所述肋片管为同心圆管，肋片管外壁与内管间由肋片相连，将圆管均匀分成6个空腔，用于装填相变材料，每个空腔内设计有短肋片与肋片管外壁相连；肋片管内管上下两端开口，并长于外管，以便固定于装置内。
2.根据权利要求1所述的一种回流式相变换热装置，其特征是：外壳材质为不锈钢，圆筒状，外壳下部设有进水口与出水口，进水口与出水口由内部的下隔板将其分隔开；壳外壁设有一层保温层。
3.根据权利要求1所述的一种回流式相变换热装置，其特征是：下隔板为不锈钢材质，圆盘状，固定于外壳内，与外壳相连，隔板中小孔的数目和位置与肋片管的数目和位置相对应；隔板中小孔和肋片管内管下端设计为螺纹镶嵌结构。
4.根据权利要求1所述的一种回流式相变换热装置，其特征是：所述肋片管为同心圆管，一体式拉制而成，肋片管盖与肋片管的连接同为镶嵌螺纹结构，便于组装与拆卸。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106595084A (zh) * 2017-01-06 2017-04-26 天津大学 一种组合模块式相变蓄热水箱
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CN111156720A (zh) * 2020-02-24 2020-05-15 南京工程学院 一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置

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