CN209043086U - 一种带热管的相变蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带热管的相变蓄热装置，包括一个或多个相变蓄热单元；所述相变蓄热单元由上壳体、下壳体组成具有容置腔的装置外壳，所述容置腔内焊接有多个呈柱状的热管，热管底端的外侧壁上焊接有翅片；所述上壳体和下壳体间设有分隔板；所述下壳体内填充相变材料，所述热管底端穿插于所述相变材料内；所述下壳体内设置有电加热丝；所述上壳体的底端左右外侧壁上分别焊接有载热剂入口和载热剂出口；所述上壳体的顶部焊接有隔板，所述隔板与分隔板间留有载热剂流通的通道。本实用新型利用低谷低价电加热相变材料进行蓄热，并利用高效带翅片的热管进行换热，具有蓄热效率高，无输送能耗，体积小，蓄热密度高，安装方便，可移动等特点。

Description

一种带热管的相变蓄热装置

技术领域

本实用新型涉及蓄热设备领域，具体地，涉及一种带热管的相变蓄热装置。

背景技术

由于我国现在对环保的要求在不断升级，低成本的传统燃煤锅炉已经不被允许使用。大型的燃煤锅炉，需要增设大型的对尾气排放进行除尘、脱硫脱硝的环保系统，一般企事业单位、居民小区、房地产开发商等，资金投入大，技术要求高。而随着国家大力推广的“煤改气”工程上马，导致气源紧缺，价格上涨，随之燃气锅炉机组运行费用大大提升。另外，我国的电力系统实行峰谷平差价电费制度，即在白天高峰阶段，实行高位电价，约0.8-1.2元/度；而在晚上低谷阶段，实行低位电价0.2-0.3元/度。形成如此大的差价，就是为了鼓励用电单位尽可能地在用电低谷阶段使用电能。这样既可以降低我国大部分地区的电力负荷，又能大幅提高我国电力系统的使用效率。作为电加热型热工设备，常规情况下使用电能与使用热能须同步进行。因此白天想要使用夜间的电力负荷，需要使用一种能将电能转换成热能后并可以储蓄起来待需要使用时随用随取的技术。例如，部分厂家利用谷电加热热水蓄热、加热固体耐火砖蓄热等。

谷电加热热水蓄热：所述利用谷电加热热水并储存于水罐中，待用电高峰时停止使用电加热，并可随时使用热水。但是由于水常压下100℃就会汽化，所以水温一般都是100℃以下，很难满足绝大部分工况类企业对温度的需求。

加热固体耐火砖蓄热：由于固体比热容较小，储蓄相同热量时体积大，所储存的温度高，对设备材料要求高。另外固体耐火砖外形不易加工，换热面积小，只能通过气体间接换热产生高温气体后再通过换热器放热。同时，该类设备需要现场加工制作，安装繁琐。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种带热管的相变蓄热装置，本实用新型利用低谷低价电加热相变相变材料进行蓄热，并利用高效带翅片的热管进行换热，具有蓄热效率高，无输送能耗，体积小，蓄热密度高，安装方便，可移动等特点；可以代替原有实用化石燃料的锅炉，实现零排放和削峰填谷的作用。

根据本实用新型的一个方面，提供一种带热管的相变蓄热装置，包括一个或多个相变蓄热单元；所述相变蓄热单元由上壳体、下壳体组成具有容置腔的装置外壳，所述容置腔内焊接有多个呈柱状的热管，且所述热管之间设有换热间隙，热管顶端设置在上壳体内，热管底端设置在下壳体内，所述热管底端的外侧壁上焊接有翅片；所述上壳体和下壳体间设有分隔板，所述分隔板具有多个能容纳所述热管的通孔；所述下壳体内填充相变材料，所述热管底端穿插于所述相变材料内；所述下壳体内设置有电加热丝；所述上壳体的底端左右外侧壁上分别焊接有载热剂入口和载热剂出口；所述上壳体的顶部焊接有多个方向朝下对载热剂起导流作用的隔板，所述隔板与分隔板间留有载热剂流通的通道。

利用夜间低谷低价电进行相变蓄热并利用高均热性、高导热系数的热管进行平稳放热；即利用夜间价格便宜的谷电进行蓄热，白天利用热管的高效导热性能来加热载热剂；被加热的载热剂直接通过管道与用热端进行连通；所述热管内装有相变材料，所装物质可根据蓄热介质的相变温度对应变换，非工作状态时，热管内部属于高度真空状态；热管一端焊接的翅片直接埋入到下壳体中的相变材料中，与相变相变材料完全接触，能充分增加热管与相变材料的接触面积，增大换热面积，增加了换热效果。

优选的，所述相变蓄热单元通过连接两个相邻相变蓄热单元的载热剂入口和载热剂出口进行并联连接。

优选的，所述隔板与热管顶端相间设置，载热剂在热管和隔板间呈S形流动，使得载热剂能够均匀加热，当用热端需要进行用热时，载热剂由载热剂入口进入，流入第一排的热管顶端和对应的隔板中，随后再依次流入后面设置的热管顶端和对应的隔板处，最后流出载热剂出口后，直接到用热点。

优选的，所述隔板间的间距是热管的直径的3-4倍。

优选的，所述翅片沿热管的外壁间隔设置。

优选的，所述电加热丝设有多条，水平间隔穿插在相变材料内，且缠绕在热管上与翅片接触。

优选的，所述通道的高度略大于热管的直径。

优选的，所述上壳体和下壳体均由耐高温材料制成，且下壳体的熔点高于所述相变材料的熔点。

优选的，所述上壳体和下壳体的外壁均包覆有保温层。

本实用新型的运行步骤如下：

步骤一，利用低谷低价电直接加热相变材料，相变材料逐渐由固体或固液两相体逐渐变成液体，并且随着加热时间的延长，相变材料的温度会越来越高直到规定温度点为止，其内储存的热能包括相变材料的潜热和显热两部分；

步骤二，当用热端需要进行用热时，载热剂由载热剂进口位置进入，依次流入第一排的热管上端和对应的隔板，利用热管的高效传热功能，将相变材料所储蓄的热能按需进行释放给载热剂，直到载热剂流到载热剂出口，再到用热端，由于热管极高的等温特性，载热剂的温度可精确控制；

步骤三，当相变材料逐步放热降温后，由液体转换成固体；由于热管和翅片的高效性，换热系数不变，也可达到高效换热。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

(1)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，利用低谷低价电加热相变相变材料进行蓄热，并利用高效带翅片的热管进行换热，蓄热效率高，无输送能耗；

(2)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，具有蓄热密度高、占地面积小、无运动部件、体积小、安装方便、可移动等特点；

(3)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，可以代替原有实用化石燃料的锅炉，实现零排放和削峰填谷的作用；

(4)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，隔板的导流作用，使得该装置在可以不改变换热系数的情况下，可均匀加热载热剂；

(5)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，其结构简单、设计巧妙、效果显著；

(6)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，该装置可以进行并联使用，根据现场实际需求的热功率进行组合装配；

(7)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，相变材料、热管类型等可以根据用热点温度需求更换组装，来满足用热的温度和功率需求，灵活多变，满足多种使用需求，实用性强；

(8)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，具有换热系数高，相变变化对换热系数影响小，使用寿命长，易于加工与装配等特点；

(9)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，热管具有极高的等温特性，几乎无热损失效率，热效率高，可达95％-98％，且使得载热剂的温度可精确控制；

(10)本实用新型所涉及的带热管的相变蓄热装置，制造工艺简单，质量有保证，成本低，实用性强，适合大范围推广。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为带热管的相变蓄热装置的结构示意图；

图1中：1为相变材料、2为电加热丝、3为载热剂出口、4为上壳体、5为隔板、6为热管顶端、7为载热剂入口、8为翅片、9为热管底端、10为下壳体、11为分隔板、12为通道。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例

本实施例提供一种带热管的相变蓄热装置，其结构详见附图1所示：包括一个或多个相变蓄热单元；所述相变蓄热单元由上壳体4、下壳体10组成具有容置腔的装置外壳，所述容置腔内焊接有多个呈柱状的热管，且所述热管之间设有换热间隙，热管顶端6设置在上壳体4内，热管底端9设置在下壳体10内，所述热管底端9的外侧壁上焊接有翅片8；所述上壳体4和下壳体10间设有分隔板11，所述分隔板11具有多个能容纳所述热管的通孔；所述下壳体10内填充相变材料1，所述热管底端9穿插于所述相变材料1内；所述下壳体10内设置有电加热丝2；所述上壳体4的底端左右外侧壁上分别焊接有载热剂入口7和载热剂出口3；所述上壳体4的顶部焊接有多个方向朝下对载热剂起导流作用的隔板5，所述隔板5与分隔板11间留有载热剂流通的通道12。

利用夜间低谷低价电进行相变蓄热并利用高均热性、高导热系数的热管进行平稳放热；即利用夜间价格便宜的谷电进行蓄热，白天利用热管的高效导热性能来加热载热剂；被加热的载热剂直接通过管道与用热端进行连通；所述热管内装有相变材料，所装物质可根据蓄热介质的相变温度对应变换，非工作状态时，热管内部属于高度真空状态；热管一端焊接的翅片直接埋入到下壳体中的相变材料中，与相变相变材料完全接触，能充分增加热管与相变材料的接触面积，增大换热面积，增加了换热效果。

优选的，所述相变蓄热单元通过连接两个相邻相变蓄热单元的载热剂入口7和载热剂出口3进行并联连接。

优选的，所述隔板5与热管顶端6相间设置，载热剂在热管和隔板5间呈S形流动，使得载热剂能够均匀加热，当用热端需要进行用热时，载热剂由载热剂入口7进入，流入第一排的热管顶端6和对应的隔板5中，随后再依次流入后面设置的热管顶端6和对应的隔板5处，最后流出载热剂出口后，直接到用热点。

优选的，所述隔板5间的间距是热管的直径的3-4倍。

优选的，所述翅片8沿热管的外壁间隔设置。

优选的，所述电加热丝2设有多条，水平间隔穿插在相变材料1内，且缠绕在热管上与翅片8接触。

优选的，所述通道12的高度略大于热管的直径。

优选的，所述上壳体4和下壳体10均由耐高温材料制成，且下壳体10的熔点高于所述相变材料1的熔点。

优选的，所述上壳体4和下壳体10的外壁均包覆有保温层。

本实用新型的运行步骤如下：

步骤一，利用低谷低价电直接加热相变材料，相变材料逐渐由固体或固液两相体逐渐变成液体，并且随着加热时间的延长，相变材料的温度会越来越高直到规定温度点为止，其内储存的热能包括相变材料的潜热和显热两部分；

步骤二，当用热端需要进行用热时，载热剂由载热剂进口位置进入，依次流入第一排的热管上端和对应的隔板，利用热管的高效传热功能，将相变材料所储蓄的热能按需进行释放给载热剂，直到载热剂流到载热剂出口，再到用热端，由于热管极高的等温特性，载热剂的温度可精确控制；

步骤三，当相变材料逐步放热降温后，由液体转换成固体；由于热管和翅片的高效性，换热系数不变，也可达到高效换热。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (9)

1.一种带热管的相变蓄热装置，其特征在于，包括一个或多个相变蓄热单元；所述相变蓄热单元由上壳体、下壳体组成具有容置腔的装置外壳，所述容置腔内焊接有多个呈柱状的热管，且所述热管之间设有换热间隙，热管顶端设置在上壳体内，热管底端设置在下壳体内，所述热管底端的外侧壁上焊接有翅片；所述上壳体和下壳体间设有分隔板，所述分隔板具有多个能容纳所述热管的通孔；所述下壳体内填充相变材料，所述热管底端穿插于所述相变材料内；所述下壳体内设置有电加热丝；所述上壳体的底端左右外侧壁上分别焊接有载热剂入口和载热剂出口；所述上壳体的顶部焊接有多个方向朝下对载热剂起导流作用的隔板，所述隔板与分隔板间留有载热剂流通的通道。

2.根据权利要求1所述的带热管的相变蓄热装置，其特征在于，所述相变蓄热单元可通过连接两个相邻相变蓄热单元的载热剂入口和载热剂出口进行并联连接。

3.根据权利要求1所述的带热管的相变蓄热装置，其特征在于，所述隔板与热管顶端相间设置，载热剂在热管和隔板间呈S形流动。

4.根据权利要求3所述的带热管的相变蓄热装置，其特征在于，所述隔板间的间距是热管的直径的3-4倍。

5.根据权利要求1所述的带热管的相变蓄热装置，其特征在于，所述翅片沿热管的外壁间隔设置。

6.根据权利要求1所述的带热管的相变蓄热装置，其特征在于，所述电加热丝设有多条，水平间隔穿插在相变材料内，且缠绕在热管上与翅片接触。

7.根据权利要求1所述的带热管的相变蓄热装置，其特征在于，所述通道的高度略大于热管的直径。

8.根据权利要求1所述的带热管的相变蓄热装置，其特征在于，所述上壳体和下壳体均由耐高温材料制成，且下壳体的熔点高于所述相变材料的熔点。

9.根据权利要求1所述的带热管的相变蓄热装置，其特征在于，所述上壳体和下壳体的外壁均包覆有保温层。