CN205784773U - 一种相变蓄热换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相变蓄热换热器，具体涉及一种利用太阳能和工业生产中产生的高温余热实现相变储能供能的相变蓄热换热器。本实用新型包括热流体换热管道I、热流体换热管道II和冷流体换热管道，所述的热流体换热管道I为环形管道，热流体换热管道II设在热流体换热管道I的中心，冷流体换热管道设在热流体换热管道II的管壁I和热流体换热管道I的内壁之间，所述的热流体换热管道I、热流体换热管道II和冷流体换热管道的间隙中填充有储能材料。采用上述技术方案后的本实用新型，改善蓄热换热器内部温度场分布的不均匀性，降低相变“死区”对蓄热换热器蓄热性能的影响，达到快速蓄放热的目的。

Description

一种相变蓄热换热器

技术领域

本实用新型涉及一种相变蓄热换热装置，具体涉及一种利用太阳能和工业生产中产生的高温余热实现相变储能供能的相变蓄热换热器。

背景技术

目前,在现有的能源结构中,热能是最重要的能源之一。但是,大多数能源,如太阳能、风能、地热能和工业余热废热等,都存在间断性和不稳定的特点,在许多情况下人们还不能合理的利用能源。例如在不需要热时,却又大量的热量产生而在急需时又不能及时提供，有时供应热量有很大一部分作为余热被损失掉等等。蓄热换热器就是解决这种问题的一种装置,将暂时不用或多余的热能通过蓄热材料储存起来,需要时再释放热能。

近年来对蓄热换热器的开发或改进，大都从提高换热效率方面出发，针对蓄热换热器内部温度分布不均匀及局部出现相变“死区”等问题解决措施较少。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是目前的蓄热换热器内部温度分布不均匀及局部出现相变“死区”，提供一种合理布置换热流体管路来提高储能供能效率的储能供能装置的组合式高效相变蓄热换热器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：一种相变蓄热换热器，包括热流体换热管道I、热流体换热管道II和冷流体换热管道，所述的热流体换热管道I为环形管道，热流体换热管道II设在热流体换热管道I的中心，冷流体换热管道设在热流体换热管道II的管壁I和热流体换热管道I的内壁之间，所述的热流体换热管道I、热流体换热管道II和冷流体换热管道的间隙中填充有储能材料。

所述的热流体换热管道I的内壁、热流体换热管道II的管壁I上和冷流体换热管道的管壁II上均设有翅片。

所述的热流体换热管道I的外壁上设有隔热层。

所述的隔热层为玻璃纤维隔热层。

所述的冷流体换热管道至少有2个。

采用上述结构的本实用新型基于套管式和多管式蓄热换热器的换热特性，开发一种组合式高效相变蓄热换热器，合理布置换热流体管路来提高储能供能效率，用以互补或改善当前储能供能装置存在的不足，一方面改善蓄热换热器内部温度场分布的不均匀性，另一方面降低相变“死区”对蓄热换热器蓄热性能的影响，达到快速蓄放热的目的。

通过在换热管道上添加翅片增加换热面积，加快蓄放热速率，并减轻融化和凝固死区对整体蓄放热时间的影响。换热流体管道分开设置，省去了外部换热设备的使用，避免了二次换热能量的损失，达到高效节能、使用方便的目的。

附图说明

图1是本实用新型横截面结构示意图；

图2是本实用新型各流体流向结构示意图；

图3是本实用新型立体结构示意图；

图4是本实用新型多级储热换热器示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型包括热流体换热管道I2、热流体换热管道II3和冷流体换热管道4，所述的热流体换热管道I2为环形管道，热流体换热管道II3设在热流体换热管道I2的中心，冷流体换热管道4设在热流体换热管道II3的管壁I31和热流体换热管道I2的内壁21之间，所述的热流体换热管道I2、热流体换热管道II3和冷流体换热管道4的间隙中填充有储能材料6。外界高温热源通过热流体换热管道I和热流体换热管道II3将热量储存在蓄热换热器内，外界低温热源通过冷流体换热管道4将蓄热换热器内的能量释放加以利用；省去外部换热设备的使用，减少二次换热的能量损失，方便节能。

所述的热流体换热管道I2的内壁21、热流体换热管道II3的管壁I31上和冷流体换热管道4的管壁II41上均设有翅片7。热流体换热管道I2、热流体换热管道II3和冷流体换热管道4构成本实用新型套管式和多管式结构的结合，把蓄热换热器内部划分成许多小的区域，在一定程度上降低了自然对流对蓄放热过程的影响，使蓄热换热器内部温度分布更趋均匀化，避免蓄热换热器内部出现局部过热。翅片7的设置一方面增加了换热面积，加快蓄放热速率；另一方面，减缓了凝固死区对整体凝固时间的影响，通过改变翅片的长度，改善相变死区对整体蓄放热时间的影响。

所述的热流体换热管道I2的外壁22上设有隔热层5。

所述热流体换热管道I2的热流体进口23和热流体出口24设在外壁22上, 热流体换热管道II3和冷流体换热管道4的热流体或冷流体的进口和出口设在管道两端。图2中M向是热流体换热管道I2的热流体流向，N向是热流体换热管道II3的热流体流向，P向是冷流体换热管道4的冷流体流向。本实用新型侧面端盖8处密封结构如图3所示。密封用垫片9选用耐高温、耐腐蚀的石墨垫片；采用螺栓连接进行紧固密封，螺栓具体规格根据所需具体承压能力选择；冷、热流体进出口选用螺纹连接来进行紧固密封；冷流体进口采用一个总管流道，进行分流后进入蓄热换热器内部的8个成45º等间隔的冷流体换热管道4进行放热供能。

所述的隔热层5为玻璃纤维隔热层。厚度为40-60mm，可以是40mm、50mm、60mm。隔绝与外界之间的热量交换，减少热能的损失。

所述的冷流体换热管道4至少有2个。本实用新型冷流体换热管道4有8个，8个冷流体换热管道4在热流体换热管道II3的管壁I31和热流体换热管道I2的内壁21之间平均分布。

所述储能材料6采用质量分数为54%KNO3­和46%NaNO3二元熔盐，其具有蒸汽压力低、储能密度大、导热性能好和成本低等优点。同时为了增强储能材料的导热性能可以在储能材料中掺杂强化导热单元，比如金属丝、热管、泡沫金属等物质。本实用新型热流体换热管道I2、热流体换热管道II3和冷流体换热管道4内的导热介质可相同也可不同，可根据不同储能温度选择不同导热介质，如导热油、水等，但需要同时考虑导热介质与管路的相容性。

本实用新型储热时通过热流体换热管道I和热流体换热管道II与外界高温热源连接，采用三套管蓄热换热器内外同时加热的方法，增加单位时间蓄热量，加快蓄放热速率；放热时通过等45º间隔分布在蓄热换热器内的8个冷流体换热管道进行放热，通过这样的结构分布，把蓄热换热器内部划分成许多小区域，减薄了换热表面间相变材料层的厚度，减小换热热阻，实现快速均匀蓄放热。可根据实际需要将2个或2个以上本实用新型同时使用，构成多级储热换热器。

按照此技术方案和选择不同的储能材料，可形成多种规格的系列产品。按储热供热的温度不同，本装置可制成高、中、低温的储能供能装置。也可根据储能供能量需求的大小合理选择整个装置的大小。可用于太阳能储能供能，也可用于工业余热的回收再利用。

Claims (5)

1.一种相变蓄热换热器，其特征在于：包括热流体换热管道I（2）、热流体换热管道II（3）和冷流体换热管道（4），所述的热流体换热管道I（2）为环形管道，热流体换热管道II（3）设在热流体换热管道I（2）的中心，冷流体换热管道（4）设在热流体换热管道II（3）的管壁I（31）和热流体换热管道I（2）的内壁（21）之间，所述的热流体换热管道I（2）、热流体换热管道II（3）和冷流体换热管道（4）的间隙中填充有储能材料（6）。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热换热器，其特征在于：所述的热流体换热管道I（2）的内壁（21）、热流体换热管道II（3）的管壁I（31）上和冷流体换热管道（4）的管壁II（41）上均设有翅片（7）。

3.根据权利要求1所述的相变蓄热换热器，其特征在于：所述的热流体换热管道I（2）的外壁（22）上设有隔热层（5）。

4.根据权利要求3所述的相变蓄热换热器，其特征在于：所述的隔热层（5）为玻璃纤维隔热层。

5.根据权利要求1所述的相变蓄热换热器，其特征在于：所述的冷流体换热管道（4）至少有2个。