CN208736223U - 传热介质过流砂石储热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种传热介质过流砂石储热装置。其储热方法是在内置有多孔布流器管道的密闭容器中按粒度配级填充有砂石，在密闭容器中注入导热油或熔盐的传热介质，使砂石和布流器管道在传热介质中，完成充热、储热和放热。所述的储热装置具有一个密闭容器壳体，在壳体的上部和下部分别设有一个其上排布小孔的布流器，壳体内自上布流器以下的空间内按粒度配级填充有砂石并注入传热介质，工作中传热介质经分流器自下而上过流砂石和砂石进行直接热交换，完成充热、储热和放热。本实用新型技术方案合理，涉及结构简单，可使砂石储热器的传热性能大幅度改善，并大幅度降低储热工程造价。
Description
技术领域
本实用新型内容属于储热技术领域，涉及一种传热介质过流砂石储热装置。
背景技术
在储热技术领域,采用廉价易得的砂石作储热材料一直是相关科技工作者的追求目标。但目前本领域公知的以砂石为主体的混凝土储热装置在实际应用中还存在有以下缺点：(－)、混凝土长期在400℃以上的温度环境工作时会发生脱水，使储热结构产生破坏性变化进而产生裂隙，以致空气渗入空隙，使混凝土体的传热性能降低，传热效果不理想；(二)、现有技术装置中，和金属材质的管道胶接在一起的刚性结构由于膨胀系数的差异而产生的热应力，在长期冷热变化的环境中会使管道和混凝土脱离，使储热装置的工作寿命降低；(三)、此前，本申请发明人曾研制一种砂石储热技术，该技术中采用管架式换热器，传热介质和砂石储热介质为间壁式的间接传热，传热性能较差；再者，系统中所用管架式换热器需消耗大量金属管材，造价较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺点,提供一种设计方案合理、易于实施应用、传热性能好、可在满足储热需求的情况下降低储热工程造价的传热介质过流砂石储热装置。
为实现以上发明目的而采用的技术解决方案如下所述。
本实用新型所述传热介质过流砂石储热方法的特征是：在密闭容器的上部和下部分别设有一个布流器，布流器的一端伸出容器外连接循环管路，另一端封堵，在布流器的管道上分布有多个小孔，在密闭容器中按粒度配级填充有砂石，在密闭容器中注入导热油或熔盐的传热介质，使砂石和布流器管道浸渍在传热介质中，工作中传热介质经分流器自下而上过流砂石和砂石进行直接热交换，完成充热、储热和放热。
本实用新型所述方法的进一步方案还在于：所述砂石中的砂为粒度1～3毫米的粗砂，所述砂石中的石为砾石，砾石粒度为6～10毫米、15～20毫米、30～50毫米。具体实施中，也可选用密度大、比热大的矿石，矿石经破碎后用相应设备研磨去棱角，这样经振捣提高填充密实度。
本实用新型所述方法的进一步方案还在于：传热介质为导热油，也可在导热油内掺入石墨粉，以提高导热油的传热性能。
用于实现本实用新型所述方法的传热介质过流砂石储热装置具有一个长方体或圆柱体的密闭容器壳体，在壳体的上部和下部分别装入有一个上布流器和一个下布流器，所述的上布流器包括一个上干管，上干管的一端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在上干管装入壳体的管体上分布有多根和上干管连通的肋管，肋管的末端封堵，在每根肋管上均分布有多个小孔；所述的下布流器包括一个下干管，下干管的一端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在下干管装入壳体的管体上分布有多根和下干管连通的肋管，肋管(5)的末端封堵，在每根肋管上均分布有多个小孔，在壳体内自上布流器以下的空间内按粒度配级填充有砂石，在壳体内注入导热油或熔盐的传热介质，传热介质的液面高于砂石平面不超过200毫米。
本实用新型所述装置进一步的技术方案还在于：该传热介质过流砂石储热装置具有一个内装上布流器和下布流器的长方体密闭容器壳体，所述的上布流器包括一根带有出/进液口的直杆上干管，上干管的出/进液口端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在上干管装入壳体的管体上按70～250毫米的间距并排垂直分布有多根肋管，在每根肋管上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔，各小孔间的孔距为20～40毫米；所述的下布流器包括一个带有进/出液口的直杆下干管，下干管的进/出液口端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在下干管装入壳体的管体上按70～250毫米的间距并排垂直分布有多根肋管，在每根肋管上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔，各小孔间的孔距为20～40毫米。
本实用新型所述装置进一步的技术方案还在于：该传热介质过流砂石储热装置具有一个内装上布流器和下布流器的圆柱体密闭容器壳体，所述的上布流器包括一根带有出/进液口的弯状上干管，上干管的出/进液口端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在上干管竖向折弯段的下端连装有一个中心盘，在中心盘的外周按辐射形式对称通装有多根辐射管，在中心盘外同圆心分布有多圈与各辐射管相通的环形肋管，在每圈环形肋管上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔，各小孔间的孔距为20～40毫米；所述的下布流器包括一根带有进/出液口的弯状下干管，下干管的进/出液口端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在下干管竖向折弯段的下端连装有一个中心盘，在中心盘的外周按辐射形式对称通装有多根辐射管，在中心盘外同圆心分布有多圈与各辐射管相通的环形肋管，在每圈环形肋管上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔，各小孔间的孔距为20～40毫米。
本实用新型所述装置进一步的技术方案还在于：在上干管外伸出壳体的出/进液管上装有除污器，在下干管外伸出壳体的进/出液管上装有增压泵。
本实用新型所述装置进一步的技术方案还在于：在壳体外侧的上、中、下部分别向壳体内的砂石和传热介质中插装入多个温度传感器。
本实用新型所述装置进一步的技术方案还在于：在壳体内上干管的上方保持有50～150毫米的传热介质空间，在传热介质空间的上方保持有30～100毫米的气空间。
本实用新型所述装置进一步的技术方案还在于：布流器上肋管的直径在25～35毫米，肋管上均匀分布有2～4毫米的小孔，小孔的间距为20～40毫米，圆柱体传热介质过流砂石储热装置中，肋管在辐射管上分布的中心距为80～140毫米。
与现有技术相比，本实用新型具有的积极效果是：
一、本实用新型在内设布流器的密闭容器(壳体)中填充有不同粒度和配比的砂石，使砂石体致密而且要具有渗透性。完成砂石填充后，在壳体注入导热油或熔盐，使砂石浸泡在传热介质中，砂石材料作储热介质，导热油或熔盐作为传热介质。工作中，传热介质经分流器过流砂石层强制热力循环，传热介质从砂石的间隙中过流和砂石进行直接热交换，完成充热、储热、放热的过程，这种方式可使传热介质在工作中流场均匀分布，避免死角，强化了换热并简化了储热器结构，可使砂石储热器的传热性能大幅度改善，提高储热器效能。
二、本实用新型所述装置中去掉了现有技术沿用的管架式换热器，大大减少了储热器的金属消耗，兼之采用的砂石材料廉价易得、造价低，这些都大幅度降低了储热工程成本。
附图说明
图1是本实用新型一个具体实施例——长方体传热介质过流砂石储热装置的结构示意图。
图2是传热介质过流砂石储热装置外联机构的示意图。
图3是长方体传热介质过流砂石储热装置内上布流器或下布流器的俯视向结构示意图。
图4是圆柱体传热介质过流砂石储热装置内上布流器或下布流器的侧视向结构示意图。
图5是图4所示布流器的俯视向结构示意图。
图中各数字标号的名称分别是：1－传热介质空间，2－温度传感器，3－砂石，4－上干管，5－肋管，6－壳体，7－小孔，8－下干管， 9－除污器,11－增压泵，12－辐射管，13－中心盘。
具体实施方式
以下对本实用新型内容做进一步说明。
参见附图，本实用新型所述传热介质过流砂石储热方法是：在矩形或圆柱形密闭容器的上部和下部分别装入一个布流器，布流器的一端伸出容器外连接循环管路，另一端封堵，在布流器的管道上分布有多个小孔；在内置有布流器管道的密闭容器中按粒度配级填充有砂石，使砂石体致密而且要具有渗透性，在壳体内注入导热油或熔盐的传热介质，使砂石和布流器管道在传热介质中，传热介质的液面高于砂石平面在200毫米以内，工作中传热介质在充热时由储热器底部的分流器透过砂石间隙向上流动，充热时不存在斜温层，只有在停止充热后才逐渐形成斜温层，放热时回流的冷介质也是从下向上渗透，这时斜温层逐渐向上移动，由此完成充热、储热和放热。
本实用新型所述传热介质过流砂石储热装置的结构可参见附图1 所示。它具有一个密闭容器壳体6，在壳体6的上部和下部分别装入有一个上布流器和一个下布流器，其中，上布流器包括一个带有出/ 进液口的上干管4，上干管4的一端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在上干管4装入壳体6的管体上分布有多根和上干管4连通的肋管5，肋管5的末端封堵，在每根肋管5上均分布有多个小孔7；下布流器的结构与上布流器相同，它包括一个带有进/出液口的下干管8，下干管8的一端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在下干管8装入壳体6的管体上分布有多根和下干管8连通的肋管5，肋管5的末端封堵，在每根肋管5上均分布有多个小孔7，在壳体6内自上布流器以下的空间内填充有砂石3，在壳体6内注入导热油或熔盐的传热介质，传热介质的液面高于砂石平面在200毫米以内。具体实施应用中，砂中的砂选取粒度为1～3毫米的粗砂，石一般为砾石，砾石粒度为6～10毫米、15～20毫米、30～50毫米，也可选用密度大、比热大的矿石，矿石破碎后会有梭角，要用设备研磨去梭角，这样有利于石砂配级后捣实提高容积密度；采用导热油作传热介质时，可掺入石墨粉以提高导热油的传热性能，采用熔盐作为传热介质高温储热时,壳体及布流器管道等均应采用不锈钢制作。本实用新型中干管(4或8)的直径根据储热器的负荷而定，干管(4或8)的一端封口分布在储热器内，另一端伸出储热器壳体外并装有法兰与外部循环管路连接。
本实用新型具体的制作实例主要包括长方体传热介质过流砂石储热装置和圆柱体传热介质过流砂石储热装置两种。其中长方体传热介质过流砂石储热装置具有一个内装如图1和3所示布流器结构的长方体密闭容器壳体，圆柱体传热介质过流砂石储热装置具有一个内装如图4-5所示布流器结构的圆柱体密闭容器壳体。
长方体传热介质过流砂石储热装置内所装上布流器(或下布流器) 的结构如图1及图3所示，它包括一根带有出/进液口的直杆上干管 4(或下干管8)，在上干管4(或下干管8)装入壳体6的管体上按70～ 250毫米的间距并排垂直分布有多根直径在25～35毫米的肋管5，在每根肋管5上均分布有多个2～4毫米的小孔7，各小孔7间的孔距为20～40毫米。
圆柱体传热介质过流砂石储热装置内所装上布流器(或下布流器) 的结构如图4-5所示，它包括一根带有单向出/进液口的弯状上干管 4(或下干管8)，在上干管4(或下干管8)竖向折弯段的下端连装有一个中心盘13，在中心盘13的外周按对称形式对称通装有多根辐射管12，在中心盘13外同圆心分布有多圈与各辐射管12相通的环形肋管 5，肋管在辐射管上分布的中心距为80～140毫米，肋管直径在25～ 35毫米，在每圈环形肋管5上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔 7，各小孔7间的孔距为20～40毫米。另外在中心盘13上也可分布小孔，这样设置的目的是使传热介质在工作时的流场均匀并避免死区，提高储热功效。
本实用新型具体结构中，在壳体6外侧的上、中、下部分别向壳体内的砂石和传热介质中插装入多个温度传感器2。在壳体6内上干管4的上方保持有50～150毫米的传热介质空间，在传热介质空间1 的上方保持有30～100毫米的气空间，采用导热油作传热介质时，在储热器上部的气空间内充氮气，以避免导热油氧化变质。
由于砂石在长期的冷热频繁交替的环境中，表层会发生变化离析出固体颗粒物，为此在上干管4外伸出壳体6的进/出液管的管路上装有除污器9(参见图2)，以除去传热介质中的杂质，避免对储热装置的泵、阀等造成损伤。另外在下干管8外伸出壳体6的进/出液管的管路上装有增压泵11(参见图2)。
本实用新型具体结构中，大体量的储热器可采用圆柱型设计，可减少生产成本和储热器表面散热面积；储热器下部设互通的支撑网格，网格上铺孔板和金属丝网和管道，上部只铺孔板丝网和管道；储热器管道等均设有保温层，以减少散热损失。
Claims (5)
1.一种传热介质过流砂石储热装置，其特征在于：具有一个长方体或圆柱体的密闭容器壳体(6)，在壳体(6)的上部和下部分别装入有一个上布流器和一个下布流器，所述的上布流器包括一个上干管(4)，上干管(4)的一端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在上干管(4)装入壳体(6)的管体上分布有多根和上干管(4)连通的肋管(5)，肋管(5)的末端封堵，在每根肋管(5)上均分布有多个小孔(7)；所述的下布流器包括一个下干管(8)，下干管(8)的一端伸出壳体外连接循环管路，另一端封堵，在下干管(8)装入壳体(6)的管体上分布有多根和下干管(8)连通的肋管(5)，肋管(5)的末端封堵，在每根肋管(5)上均分布有多个小孔(7)，在壳体(6)内自上布流器以下的空间内按粒度配级填充有砂石(3)，在壳体(6)内注入导热油或熔盐的传热介质，传热介质的液面高于砂石平面不超过200毫米。
2.根据权利要求1所述的传热介质过流砂石储热装置，其特征在于：具有一个内装上布流器和下布流器的长方体密闭容器壳体(6)，所述的上布流器包括一根带有出/进液口的直杆上干管(4)，上干管(4)的出/进液口端伸出壳体(6)外连接循环管路，另一端封堵，在上干管(4)装入壳体(6)的管体上按70～250毫米的间距并排垂直分布有多根肋管(5)，在每根肋管(5)上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔(7)，各小孔间的孔距为20～40毫米；所述的下布流器包括一个带有进/出液口的直杆下干管(8)，下干管(8)的进/出液口端伸出壳体(6) 外连接循环管路，另一端封堵，在下干管(8)装入壳体(6)的管体上按70～250毫米的间距并排垂直分布有多根肋管(5)，在每根肋管(5)上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔(7)，各小孔间的孔距为20～40毫米。
3.根据权利要求1所述的传热介质过流砂石储热装置，其特征在于：具有一个内装上布流器和下布流器的圆柱体密闭容器壳体(6)，所述的上布流器包括一根带有出/进液口的弯状上干管(4)，上干管(4)的出/进液口端伸出壳体(6)外连接循环管路，另一端封堵，在上干管(4)竖向折弯段的下端连装有一个中心盘(13)，在中心盘(13)的外周按辐射形式对称通装有多根辐射管(12)，在中心盘(13)外同圆心分布有多圈与各辐射管(12)相通的环形肋管(5)，在每圈环形肋管(5)上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔(7)，各小孔间的孔距为20～40毫米；所述的下布流器包括一根带有进/出液口的弯状下干管(8)，下干管(8)的进/出液口端伸出壳体(6)外连接循环管路，另一端封堵，在下干管(8)竖向折弯段的下端连装有一个中心盘(13)，在中心盘(13)的外周按辐射形式对称通装有多根辐射管(12)，在中心盘(13)外同圆心分布有多圈与各辐射管(12)相通的环形肋管(5)，在每圈环形肋管(5)上均分布有多个孔径在2～4毫米的小孔(7)，各小孔间的孔距为20～40毫米。
4.根据权利要求1或2或3所述的传热介质过流砂石储热装置，其特征在于：在上干管(4)外伸出壳体(6)的出/进液管上装有除污器(9)，在下干管(8)外伸出壳体(6)的进/出液管上装有增压泵(11)。
5.根据权利要求1所述的传热介质过流砂石储热装置，其特征在于：在壳体(6)内上干管(4)的上方保持有50～150毫米的传热介质空间(1)，在传热介质空间(1)的上方保持有30～100毫米的气空间。
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|---|---|---|---|---|
| CN108871029A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-23 | 西安中原机械有限公司 | 传热介质过流砂石储热方法及其装置 |
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