CN205784775U - 一种套管相变蓄热换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种套管相变蓄热换热器，包括圆形散热肋片、立管、上端盖、外壳筒和下端盖；所述圆形散热肋片有多个并上下间隔分布套装在立管的外周，所述上端盖位于圆形散热肋片上方并与外壳筒的上端固定连接，所述下端盖位于圆形散热肋片下方并与外壳筒的下端固定连接，所述立管上端穿过上端盖并与上端盖的通孔固定连接，立管下端穿过下端盖并与下端盖的通孔固定连接。本实用新型利用内部导流立管外周的圆形散热肋片散热，对相变材料加热，具有结构简单、换热面积增加、提高整体蓄热和放热效率的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及热交换技术领域，尤其是一种套管相变蓄热换热器。
背景技术
蓄热储能技术是合理利用现有能源\可再生能源和提高能源利用效率的重要技术。蓄热技术目前主要包括显热蓄热、潜热蓄热、化学反应蓄热和相变蓄热。相变蓄热就是利用石蜡、脂肪酸、熔融盐等相变材料，在材料发生相变时吸收或放出热量来达到储存或释放能量的目的，由于物质的潜热要比显热大很多，且相变材料在发生相变时保持温度恒定，所以相变蓄热技术具有储能密度高、放热过程温度波动范围小等优点。近年来，相变蓄热广泛应用于太阳能热利用、工业余热回收和采暖空调等节能领域。作为蓄热储能技术应用中核心设备的相变蓄热换热器具有多种结构形式，现有技术中的相变蓄热器，由于结构设计使相变材料的导热系数普遍较低，而且换热面积较小，造成整体放热和蓄热效率较低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种套管相变蓄热换热器，利用内部导流立管外周的圆形散热肋片散热，对相变材料加热，具有结构简单、换热面积增加、提高整体蓄热和放热效率的特点。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种套管相变蓄热换热器，包括圆形散热肋片、立管、上端盖、外壳筒和下端盖；所述圆形散热肋片有多个并上下间隔分布套装在立管的外周，所述上端盖位于圆形散热肋片上方并与外壳筒的上端固定连接，所述下端盖位于圆形散热肋片下方并与外壳筒的下端固定连接，所述立管上端穿过上端盖并与上端盖的通孔固定连接，立管下端穿过下端盖并与下端盖的通孔固定连接。
上述套管相变蓄热换热器，所述圆形散热肋片上设有三角形导流孔和圆形导流孔，所述三角形导流孔分布在立管周边的圆形散热肋片上，所述圆形导流孔分布在三角形导流孔外边的圆形散热肋片上。
上述套管相变蓄热换热器，所述圆形散热肋片为旋转抛物面形散热肋片。
上述套管相变蓄热换热器，所述圆形散热肋片为平板环形散热肋片。
上述套管相变蓄热换热器，所述圆形散热肋片有两种，位于立管上部的圆形散热肋片为旋转抛物面形散热肋片，位于立管下部的圆形散热肋片为平板环形散热肋片，所述旋转抛物面形散热肋片的数量多于平板环形散热肋片。
上述套管相变蓄热换热器，增设连通管，在上端盖和下端盖上分别固定连通管，所述连通管与外壳筒内腔相连通，连通管的外端口设有密封盖。
本实用新型提供的套管相变蓄热换热器，在立管外周安装圆形散热肋片，增加了散热面积，在立管周边的圆形散热肋片上设置三角形导流孔和圆形导流孔，在圆形散热肋片上设置三角形导流孔和圆形导流孔、主要作用是：石蜡在融化时，固相和液相之间会存在固液模糊区，固液模糊区中的固液混合物由于重力的作用会缓缓向下流动，圆形散热肋片上设置三角形导流孔和圆形导流孔后有助于固液混合物的流动，即强化了相变区域中的自然对流。同时，采用旋转抛物面形散热肋片不开孔，在向外壳筒内腔中填充石蜡时，旋转抛物面形散热肋片下侧会残留很多空气，导致石蜡无法填满外壳筒内腔，所以，肋片开孔有利于石蜡的填充。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中的B-B剖视图。
图中各标号表示为：立管1、上端盖2、外壳筒3、外壳筒内腔4、下端盖5、连通管6、平板环形散热肋片7、三角形导流孔8、圆形导流孔9、旋转抛物面形散热肋片10。
具体实施方式
见图1、2。高温换热流体可以采用太阳能热水器的热水，蓄热相变材料可选择石蜡、脂肪酸或熔融盐，优选方案的蓄热相变材料为石蜡，将石蜡储存在内套筒内腔4。太阳能热水由立管1上端口进入，从立管1下端口流出，开始时外壳筒内腔4中的石蜡为固态，太阳能热水流入一方面加热石蜡，另一方面通过立管1将热量传递给石蜡，石蜡吸收热量后逐渐融化，当石蜡完全融化时，即完成了相变蓄热换热器的蓄热过程，热量便以潜热的形式储存在石蜡中。采用旋转抛物面形散热肋片10的原因是，首先从单位重量散热量最优化分析可知，在一定散热量下，最优肋片的截面型线应为旋转抛物面形；另外由于外壳筒内腔4中相变材料重力和自然对流的作用，沿着流动轴线方向，相变区域的温度梯度层厚度不断增大，然后扩展到整个相变区域，等温线分布由稀疏变得密集，上端的温度高于下端，此时，肋片的最佳形状应沿着温度梯度最大的方向，采用旋转抛物面形散热肋片10可最大效率利用肋片进行散热。
位于立管1上部的圆形散热肋片为旋转抛物面形散热肋片10，位于立管1下部的圆形散热肋片为平板环形散热肋片7，旋转抛物面形散热肋片10的数量多于平板环形散热肋片7。这种方案可以强化外壳筒内腔4底部的换热效率，因为通常外壳筒内腔4底部的石蜡融化速度最慢。
在上端盖2和下端盖5上分别固定连通管6，可以将多个换热器串联使用，增加换热器的功率。
本实用新型可以作为太阳能热发电的蓄热装置,相变材料可以采用石蜡或熔融盐等。以太阳能热发电蓄热系统为例，水作为低温换热流体，经过太阳能集热场被加热为高温换热流体，大部分高温流体进入蒸汽发生器产生蒸汽用于发电，当太阳能资源较为富裕时，少部分高温换热流体流入该相变蓄热换热器，换热流体将热量传递给相变材料，以潜热的形式将热量储存于相变材料中，待需要使用时，在将低温换热流体泵入该换热器完成热量交换，低温流体被加热为高温流体后，高温流体经过蒸汽发生器产生蒸汽用于发电。这样，太阳能热发电便可以独立应对天气变化对太阳能热发电带来的冲击，甚至完成电力调峰等任务。
Claims (6)
1.一种套管相变蓄热换热器,其特征在于：包括圆形散热肋片、立管(1)、上端盖(2)、外壳筒(3)和下端盖(5)；所述圆形散热肋片有多个并上下间隔分布套装在立管(1)的外周，所述上端盖(2)位于圆形散热肋片上方并与外壳筒(3)的上端固定连接，所述下端盖(5)位于圆形散热肋片下方并与外壳筒(3)的下端固定连接，所述立管(1)上端穿过上端盖(2)并与上端盖(2)的通孔固定连接，立管(1)下端穿过下端盖(5)并与下端盖(5)的通孔固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种套管相变蓄热换热器,其特征在于：所述圆形散热肋片上设有三角形导流孔(8)和圆形导流孔(9)，所述三角形导流孔(8)分布在立管(1)周边的圆形散热肋片上，所述圆形导流孔(9)分布在三角形导流孔(8)外边的圆形散热肋片上。
3.根据权利要求2所述的一种套管相变蓄热换热器,其特征在于：所述圆形散热肋片为旋转抛物面形散热肋片(10)。
4.根据权利要求2所述的一种套管相变蓄热换热器,其特征在于：所述圆形散热肋片为平板环形散热肋片(7)。
5.根据权利要求2所述的一种套管相变蓄热换热器,其特征在于：所述圆形散热肋片有两种，位于立管(1)上部的圆形散热肋片为旋转抛物面形散热肋片(10)，位于立管(1)下部的圆形散热肋片为平板环形散热肋片(7)，所述旋转抛物面形散热肋片(10)的数量多于平板环形散热肋片(7)。
6.根据权利要求3、4或5所述的一种套管相变蓄热换热器,其特征在于：增设连通管(6)，在上端盖(2)和下端盖(5)上分别固定连通管(6)，所述连通管(6)与外壳筒内腔(4)相连通，连通管(6)的外端口设有密封盖。
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| CN201620640178.7U CN205784775U (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 一种套管相变蓄热换热器 |
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| CN (1) | CN205784775U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108020107A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-11 | 上海理工大学 | 一种旋转式相变蓄热器及其应用 |
| CN108332594A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-27 | 邬志军 | 一种套管型一体化蓄热装置及其蓄热应用系统 |
| CN109870060A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-11 | 深装总建设集团股份有限公司 | 相变储能封装盒及其应用 |
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- 2016-06-25 CN CN201620640178.7U patent/CN205784775U/zh not_active Expired - Fee Related
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