CN204705248U - 一种带夹层加热的相变蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带夹层加热的相变蓄热装置，包括内壳体和外壳体，在所述内壳体和所述外壳体之间形成有夹层；在所述内壳体内形成有相变材料容腔，在所述内壳体上设有直接式换热导热油进口和直接式换热导热油出口；在所述外壳体上设有夹层导热油进口和夹层导热油出口。本实用新型将直接式蓄热方式与间接式蓄热方式相结合，进入设备相变材料容腔内的导热油与相变材料直接接触换热，流经侧壁夹层的导热油通过内壳体与相变材料进行间接换热。通过直接式与间接式蓄热的结合，进一步加快了蓄热过程的熔化速率，同时最大可能地减小了相变材料熔化过程的死区，提高设备最大蓄能量。

Description

一种带夹层加热的相变蓄热装置

技术领域

本实用新型涉及可再生能源利用以及蓄能技术，具体涉及一种带夹层加热的相变蓄热装置。

背景技术

随着社会经济发展，能源的消耗量急剧增长，尤其进入20世纪，人类迫切需要寻找可以替代传统化石燃料的新型能源。太阳能因为其储量的无限性以及清洁性，被认为是一种极具前景的新能源，除此之外，工业余热因为其含量丰富，也可以作为一种新型的能源。尤其是中低温工业余热以及太阳能，可以作为供暖以及生活热水供给的热源，从而极大缓解当前的能源压力。但是，太阳能以及工业余热资源的不稳定性，热源与热用户之间时间、空间不匹配的问题，极大制约着其大规模应用。蓄热技术的产生，解决了以上问题。而在各种蓄热技术中，相变蓄热，因为其蓄能密度大，蓄热温度近乎稳定等优点，成为蓄热技术的研究重点。

当前的相变蓄热主要存在的问题在于，相变材料的导热系数过低，载热流体与相变材料之间的换热效果不佳，极大影响了蓄热器的蓄热效率。这也是相变蓄热难以大规模应用的原因所在。在近些年，一种直接式蓄热系统的提出，极大的推进了相变蓄热的研究进展，与传统的间接式蓄热器不同，直接式蓄热器中导热油与相变材料直接接触，不仅减少了因间壁造成的中间热阻，同时强化了对流换热强度。但是，当前的直接式蓄热依旧存在着一些问题：靠近蓄热器侧壁的相变材料比较难熔化；进油口下部的相变材料难以熔化，形成了相变死区。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种带夹层加热的相变蓄热装置，该装置能够加快侧壁处相变材料的熔化，同时消除进油口下部的相变死区，提高蓄热器的总体蓄能量。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种带夹层加热的相变蓄热装置，包括内壳体和外壳体，在所述内壳体和所述外壳体之间形成有夹层；在所述内壳体内形成有相变材料容腔，在所述内壳体上设有直接式换热导热油进口和直接式换热导热油出口；在所述外壳体上设有夹层导热油进口和夹层导热油出口。

在所述内壳体的内壁上设有分布于所述相变材料容腔内部的导热肋片。

所述直接式换热导热油进口延伸至所述相变材料容腔内部，在所述直接式换热导热油进口的头部设有保护罩。

所述直接式换热导热油出口位于所述内壳体的上部。

所述夹层导热油进口位于所述外壳体的底部，所述夹层导热油出口位于所述外壳体的顶部。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

一)夹层加热的方式可以加快侧壁处相变材料的熔化，同时消除进油口下部的相变死区，提高蓄热器的总体蓄能量。

二)内部进行直接式换热，侧壁外侧有导热油与相变材料进行间接式换热，通过直接式与间接式蓄热结合的方式，进一步加快相变材料的熔化，缩短蓄热时间，提高蓄热效率。

三)在内壳体内装有肋片，增大了夹层导热油与相变材料的传热面积，有效强化换热，同时使得相变材料内部温度分布更加均匀。

综上所述，本实用新型将直接式蓄热方式与间接式蓄热方式相结合，进入设备相变材料容腔内的导热油与相变材料直接接触换热，流经侧壁夹层的导热油通过内壳体与相变材料进行间接换热。通过直接式与间接式蓄热的结合，进一步加快了蓄热过程的熔化速率，同时最大可能地减小了相变材料熔化过程的死区，提高设备最大蓄能量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图。

图中：1、夹层导热油进口；2、夹层导热油出口；3、直接式换热导热油出口；4、导热肋片；5、直接式换热导热油进口；6、夹层；7、相变材料；8、内壳体；9、外壳体。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1和图2，一种带夹层加热的相变蓄热装置，包括内壳体8和外壳体9，在所述内壳体8和所述外壳体9之间形成有夹层6；在所述内壳体8内形成有相变材料容腔，在所述内壳体8上设有直接式换热导热油进口5和直接式换热导热油出口3；在所述外壳体9上设有夹层导热油进口1和夹层导热油出口2。

在本实施例中，为了进一步增强换热效果，在所述内壳体8的内壁上设有分布于所述相变材料容腔内部的导热肋片4。使导热肋片4分布于相变材料内部。导热肋片4除了采用直肋外，还可以选用其他形状的导热肋片，导热肋片的材质可以为金属、石墨等导热系数高的材料。还是为了进一步增强换热效果，在本实施例中，所述直接式换热导热油进口5延伸至所述相变材料容腔内部，在所述直接式换热导热油进口5的头部设有保护罩。使直接式换热导热油进口5直接分布于相变材料内部，使高温导热油与相变材料能够更加快速均匀地进行热交换，在直接式换热导热油进口5的头部设置保护罩，能够防止相变材料进入直接式换热导热油进口5的内部造成堵塞。还是为了进一步增强换热效果，在本实施例中，使所述直接式换热导热油出口3位于所述内壳体的上部，使高温导热油从下向上流动。也就是说：导热油的密度要大于相变材料的密度。还有一个前提：导热油与相变材料不相溶。相变材料应根据热源的温度选取，此外，应该选取相变潜热高、导热系数高的相变材料。同理，所述夹层导热油进口1位于所述外壳体9的底部，所述夹层导热油出口2位于所述外壳体9的顶部。

本实用新型的工作原理：

蓄热工况：太阳能或者工业余热将热量传递给导热油，其中一股高温导热油通过管道由直接式换热导热油进口5进入相变材料容腔内，与相变材料7直接接触换热，高温导热油将所携带的热量传递给相变材料，相变材料受热熔化，将热量以潜热的形式蓄存起来，因为高温导热油的密度小于相变材料，而且导热油与相变材料互不相溶，所以导热油会向上流动，从直接式换热导热油出口3流出。同时，另一股高温导热油从夹层导热油进口1流入，沿夹层6自下而上流动，从夹层导热油出口2流出，这股导热油通过内壳体8与相变材料7进行间接换热，加速内壳体侧壁处以及底部相变材料的熔化，同时，肋片4强化了夹层内高温导热油与相变材料7之间的换热。直至相变材料容腔内相变材料全部变为液态，蓄热过程结束。

放热工况：低温导热油可以同时由夹层导热油进口1与直接式换热导热油进口5进入蓄热器进行换热，也可以单独由夹层导热油进口1或直接式换热导热油进口5进入蓄热器进行换热。由直接式换热导热油进口5进入的导热油与相变材料直接接触，经过换热从直接式换热导热油出口3流出；由夹层导热油进口1进入夹层的蓄热器通过侧壁与相变材料进行换热，从夹层导热油出口2流出。相变材料将蓄存的热量传递给低温导热油，低温导热油温度升高，相变材料由液态变为固态。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带夹层加热的相变蓄热装置，其特征在于，包括内壳体和外壳体，在所述内壳体和所述外壳体之间形成有夹层；在所述内壳体内形成有相变材料容腔，在所述内壳体上设有直接式换热导热油进口和直接式换热导热油出口；在所述外壳体上设有夹层导热油进口和夹层导热油出口。

2.根据权利要求1所述的带夹层加热的相变蓄热装置，其特征在于，在所述内壳体的内壁上设有分布于所述相变材料容腔内部的导热肋片。

3.根据权利要求1所述的带夹层加热的相变蓄热装置，其特征在于，所述直接式换热导热油进口延伸至所述相变材料容腔内部，在所述直接式换热导热油进口的头部设有保护罩。

4.根据权利要求1所述的带夹层加热的相变蓄热装置，其特征在于，所述直接式换热导热油出口位于所述内壳体的上部。

5.根据权利要求1所述的带夹层加热的相变蓄热装置，其特征在于，所述夹层导热油进口位于所述外壳体的底部，所述夹层导热油出口位于所述外壳体的顶部。