CN208000070U - 一种蛇管蓄热换热器 - Google Patents

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龙新峰
李钰
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Abstract

本实用新型公开了一种蛇管蓄热换热器,包括壳体、第一均流管、第二均流管、输出管、输入管和多张储热板,第一均流管和第二均流管分别安装于壳体的两端,第一均流管和第二均流管之间设有蛇形排管,此蛇形排管的一端连接于相应的第一均流管,蛇形排管的另一端连接于相应的第二均流管,储热板的侧面与蛇形排管相贴紧;第一均流管与输出管相连通,输出管的出口伸出壳体的上面;第二均流管与输入管的相连通,输入管的出口伸出壳体的下面;壳体一端的上面设有与壳体的内腔相通的热流输出口,壳体另一端的下面设有与壳体的内腔相通的热流输入口。本实用新型的结构紧凑承压能力大,节省了金属耗量,且延长了冷热流体接触面积和接触时间,提高了换热效果。

Description

一种蛇管蓄热换热器
技术领域
[0001]本实用新型涉及换热器技术领域,具体涉及一种蛇管蓄热换热器。
背景技术
[0002]能源作为人类社会前进发展的动力,与世界各国经济、政治乃至军事密切相关。在 过去的一个多世纪里,工业革命为人类社会带来了巨大的进步,但与此同时也消耗了地球 大量的不可再生能源。
[0003]中国的能源资源总量比较丰富,但是人均常规资源占有量相对不足,尤其是石油 和天然气资源严重缺乏,人均占有量远远低于世界平均水平,能源已成为限制我国经济和 社会可持续发展的重要因素之一。
[0004]储能技术对解决能源短缺问题有着至关重要的作用,目前研究开发较为广泛的储 能技术主要集中在热能储存和电能储存方面。例如太阳能高温储能、工业废热和余热回收、 空调节能等多个领域。储热技术按照材料储热方式的不同主要分三大类,分别为显热储热、 化学储热和潜热储热。其中,相变储能技术作为热能储存技术中的一种新兴技术,可有效克 服风能、太阳能、地热能等新型能源和工业余热废热等因间歇性、能级跨度大、分散性导致 的空间与时间上不匹配的问题。相变材料储热密度相对较高,储放热过程中储热材料温度 保持不变,利用相变材料进行太阳能集热储热,可大大减少储热设备体积,系统结构更紧 凑、布置灵活、运行费用降低。 '
[0005]目前提高换热器相变换热效率主要通过增加换热面积、添加导热材料以及相变储 能材料组合等方式,一些新型相变储能换热设备相继出现,并逐渐得到广泛应用。
[0006]中国专利CNl〇3900404A公布了一种供热稳定的板式相变蓄热换热器,在换热管或 者换热板的一侧填充相变材料,另一侧作为换热流体的通道,使得储热流体和取热流体交 替流过相同的管路或异形流道。中国专利CNl〇2829661A公开了一种分级相变蓄热装置,该 装置的蓄热管由内管和外管组成套管式,中间通过翅片支撑,翅片分割的空间内填充相变 蓄热材料。目前,己有的相变储能装置存在着取热侧承压能力低,换热面积小,结构复杂以 及介质和工艺适应性不强等不足。 ' 实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是为了克服以上现有技术存在的不足,提供了一种蛇管蓄热换 热器。此蛇管蓄热换热器结构简单、紧凑,承压能力强,且换热效果好。 …
[0008]本实用新型的目的通过以下的技术方案实现:本蛇管蓄热换热器,包括壳体、多条 两端封闭的第一均流管、与第一均流管数量相同的且两端封闭的第二均流管、输出管、输父 管和多张储热板,第一均流管和第二均流管分别安装于壳体的两端,且多条第一均流管自 上而下均匀分布,多条第二均流管自上而下均匀分布,位于同一高度的第一均流管和第二 均流管之间设有蛇形排管,此蛇形排管的一端连接于相应的第一均流管,蛇形排管的另二 端连接于相应的第二均流管,所述储热板的侧面与蛇形排管相贴紧;多条第一均流管均与 输出管相连通,且所述输出管的出口伸出壳体的上面;多条第二均流管均与输入管相连通, 且所述输入管的出口伸出壳体的下面;所述壳体一端的上面设有与壳体的内腔相通的热流 输出口,所述壳体另一端的下面设有与壳体的内腔相通的热流输入口。
[0009] 优选的,所述储热板与蛇形排管相贴紧的侧面设有凹槽,所述蛇形排管嵌入凹槽 内。
[0010] 优选的,所述凹槽的截面呈梯形。
[0011]优选的,所述第一均流管通过第一直角挡板安装于壳体的一端,所述第二均流管 通过第二直角挡板安装于壳体的另一端。
[0012]优选的,所述壳体为双层钢制结构,壳体的内层和外层之间填充有绝热材料。
[0013]优选的,所述第一均流管、第二均流管、输出管和输入管均采用黄铜制成。
[00M]优选的,所述储热板采用不锈钢制成,储热板具有容纳腔,此容纳腔填充有相变材 料。
[0015]优选的,所述相变材料为碳酸熔盐。
[0016]本实用新型相对于现有技术具有如下的优点:
[0017] 1、储能换热器结构稳定。现有的蓄能型换热器多为套管式结构,金属耗材大、占用 空间大、换热效率难以提升。本实用新型采用蛇形排管结构分层布置,结构紧凑承压能力 大,最大程度地节省了金属耗量。
[0018] 2、换热面积大。蛇形排管与储热板的梯形紧贴焊接,增大了换热接触面积,强化传 热的同时,提高了整体结构稳定性。
[0019] 3、管程和壳程流体互不接触,三元换热。热流体可为气态介质、液态介质或气液混 合介质,自下而上通过壳程;冷流体可为气态介质、液态介质或气液混合介质,自下而上通 过管程,延长了冷热流体接触面积和接触时间,且形成的管程流体和壳程流体互不接触。热 流体、冷流体以及相变储能材料三者间可同时进行热交换。 M
[0020] 4、热能损失小。吸热器壳体为双层钢制空心结构,壳层间填充有绝热材料,降低了 吸热器与外界空气的对流热损。 ’
[0021 ] 5、结构简单,可模块化制作及多台串联或并联使用。本实用新型外形结构规则,可 根据实际换热规模对换热器尺寸进行调整。并且可以通过导管连接换热器的冷、热流体进、 出口,实现多台换热器的串联或并联,以满足实际生产换热要求。 ......
附图说明
[0022]图1是本实用新型的蛇管蓄热换热器的结构示意图。
[0023]图2是本实用新型的蛇管蓄热换热器的剖视图。
[0024]图3是本实用新型的壳体内的结构示意图。
[0025]图4是本实用新型的蛇形排管与第一均流管、第二均流管连接一起的结构示意图。 [0026]图5是本实用新型的位于最上方的储热板的结构示意图。
[0027]图6是本实用新型的位于最下方的储热板的结构示意图。
[0028]图7是本实用新型的位于中间的储热板的结构示意图。
[0029]图8是本实用新型的第一直角挡板的结构示意图。
[0030]图9是本实用新型的第二直角挡板的结构示意图。
[0031]其中,1为壳体,2为第—均流管,3为第二均流管,4为输出管,5为输入管,6为储热 板,7为蛇形排管,8为热流输出口,9为热流输入口,10为凹槽,11为第一直角挡板,12为第二 直角挡板,13为绝热材料,14为相变材料,15为通孔。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0033]如图1至图4所示的蛇管蓄热换热器,包括壳体、多条两端封闭的第一均流管、与第 一均流管数量相同的且两端封闭的第二均流管、输出管、输入管和多张储热板,第一均流管 和第二均流管分别安装于壳体的两端,且多条第一均流管自上而下均勾分布,多条第二均 流管自上而下均匀分布,位于同一高度的第一均流管和第二均流管之间设有蛇形排管,此 蛇形排管的一端连接于相应的第一均流管,蛇形排管的另一端连接于相应的第二均流管, 所述储热板的侧面与蛇形排管相贴紧;多条第一均流管均与输出管相连通,且所述输出管 的出口伸出壳体的上面;多条第二均流管均与输入管相连通,且所述输入管的出口伸出壳 体的下面;所述壳体一端的上面设有与壳体的内腔相通的热流输出口,所述壳体另一端的 下面设有与壳体的内腔相通的热流输入口。
[0034]如图5至图7,所述储热板与蛇形排管相贴紧的侧面设有凹槽,所述蛇形排管嵌入 凹槽内。所述凹槽的截面呈梯形。如图5所示,位于最上方的储热板的下面设有凹槽,如图6 所示,位于最下方的储热板的上面设有凹槽,如图6所示,而位于中间的两张储热板的上面 和下面均设有凹槽,蛇形排管嵌入凹槽,这增加蛇形排管与储热板之间的接触面,保证在蛇 形排管内的冷流体可充分吸收储热板内的热量。而位于最上方和最下方的储热板通过焊接 分别固定于壳体的上内壁和下内壁,位于中间的两张储热板与蛇形排管之间粘接,这保证 了储热板安装的稳定性。同是为了保证安装的紧凑性,位于最上方和最下方的储热板的均 设有通孔,两张储热板中的通孔分别被输出管和输入管穿过。
[0035]如图2、3、8和9所示,所述第一均流管通过第一直角挡板安装于壳体的一端,所述 第二均流管通过第二直角挡板安装于壳体的另一端。第一直角挡板和第二直角挡板的结构 相同,只是两者的安装位置及安装方向不一样。第一直角挡板和第二直角挡板分别保证了 第一均流管和第二均流管安装的稳定性。为保证安装的紧凑性,第一直角挡板和第二直角 挡板均设有被储热板和蛇形排管穿过的通孔。
[0036]所述壳体为双层钢制结构,壳体的内层和外层之间填充有绝热材料。此设置降低 了吸热器与外界空气的对流热损,减少热能损失。
[0037]所述第一均流管、第二均流管、输出管和输入管均采用黄铜制成。黄铜具有良好的 导热性能,保证了冷流体可快速从储热板中吸收热量。
[0038]所述储热板采用不锈钢制成,储热板具有容纳腔,此容纳腔填充有相变材料。所述 相变材料为碳酸熔盐。此碳酸熔盐可采用K2C03-Na2C〇3、Li2C〇3-Na2C〇3-K2C〇3以及Li2C〇3-Na2C03等中的任意一种。储热板采用不锈钢压制而成。在实际工作中,需要更换容纳腔内的 相变材料时,打开储热板的重叠封口,倒掉容纳腔内旧的相变材料,再将新的相变材料从重 叠封口灌装入容纳腔。
[0039]本蛇管蓄热换热器的具体工作过程为:
[0040]蛇管蓄热换热器具有主要由壳体的内腔、热流输出口和热流输入口构成的壳程, 冗往用卞4…、评仃进,即热流体从热流输入口进入壳体的内腔,然 执 排出;同日!蛇管蓄热换热器还具有主要由输人管、第二均流管、蛇形排管、 出官构成官,,冷流体从输入管进入,再次依次经过第二均流管、蛇形排管、第一均流管,然 后a过墮出管丨排出。苎流体壳程流动时,同时冷流体在管程中流动,则热流体和冷流体之丨旬、 进行热交换,完成热交换后,降温的热流体自热流输出口排出,而升温的冷流体从输出管排 出。
[0041]在上述热流体和冷流体进行热交换的过程,热流体和冷流体不需要直接接触。热 流体在冗程流动时,热流体的热能传递给储热板,热流体降温后从热流输出口排出;而冷流 体在管程流动时,冷流体从储热板吸收热量,则冷流体升温后再由输出管排出。热流体和冷 流体通过储热板实现间隙式对流换热,延长了换热时的接触面积及接触时间,提高了换热 效果。
[0042]同时本蛇管蓄热换热器在使用过程中,可根据实际换热要求,通过导管连接各蛇 管蓄热换热器的输出管、输入管、热流输出口和热流输入管,实现多台蛇管蓄执换执器串联 或并联。 M
[0043]上述具=实施方式为本实用新型的优选实施例,并不能对本实用新型进行限定, 其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式,都包含^ 本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种蛇管蓄热换热器,其特征在于:包括壳体、多条两端封闭的第一均流管、与第一 均流管数量相同的且两端封闭的第二均流管、输出管、输入管和多张储热板,第一均流管和 第二均流管分别安装于壳体的两端,且多条第一均流管自上而下均匀分布,多条第二均流 管自上而下均匀分布,位于同一高度的第一均流管和第二均流管之间设有蛇形排管,此蛇 形排管的一端连接于相应的第一均流管,蛇形排管的另一端连接于相应的第二均流管,所 述储热板的侧面与蛇形排管相贴紧;多条第一均流管均与输出管相连通,且所述输出管的 出口伸出壳体的上面;多条第二均流管均与输入管的相连通,且所述输入管的出口伸出壳 体的下面;所述壳体一端的上面设有与壳体的内腔相通的热流输出口,所述壳体另一端的 下面设有与壳体的内腔相通的热流输入口。
2. 根据权利要求1所述的蛇管蓄热换热器,其特征在于:所述储热板与蛇形排管相贴紧 的侧面设有凹槽,所述蛇形排管嵌入凹槽内。
3. 根据权利要求2所述的蛇管蓄热换热器,其特征在于:所述凹槽的截面呈梯形。
4. 根据权利要求1所述的蛇管蓄热换热器,其特征在于:所述第一均流管通过第一直角 挡板安装于壳体的一端,所述第二均流管通过第二直角挡板安装于壳体的另一端。
5. 根据权利要求1所述的蛇管蓄热换热器,其特征在于:所述壳体为双层钢制结构,壳 体的内层和外层之间填充有绝热材料。 _
6. 根据权利要求1所述的蛇管蓄热换热器,其特征在于:所述第一均流管、第二均流管、 输出管和输入管均采用黄铜制成。
7. 根据权利要求1所述的蛇管蓄热换热器,其特征在于:所述储热板采用不镑钢制成, 储热板具有容纳腔,此容纳腔填充有相变材料。 、&
8.根据权利要求7所述的蛇管蓄热换热器,其特征在于:所述相变材料为碳酸熔盐。
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