CN209085409U - 一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱，包括蓄热箱体、顶部均流板、底部均流板、隔层板、球状相变蓄热体、热媒体；顶部均流板与底部均流板之间水平设置多层隔层板，隔层板上设置贯穿上下面的放置孔和通水孔二，通水孔二分布在放置孔周围；所述球状相变蓄热体内填充相变材料，并放置在隔层板上的放置孔内；球状相变蓄热体的半径从底层至上层逐渐变小，上下相邻层的球状相变蓄热体之间留有缝隙；且上下相邻层的球状相变蓄热体错位叉排；同一层上的球状相变蓄热体之间相互隔开不接触；所述球状相变蓄热体表面设置向内凹的连续凹槽纹理；该蓄热箱整体蓄热时间短、放热和蓄热速率快、放热稳定，储热性能能够充分发挥。

Description

一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱

技术领域

本实用新型涉及蓄热箱，具体涉及一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱。

背景技术

相变储能技术能将能量以相变潜热的形式储藏于相变材料(PhaseChangeMaterials，PCMs)中，实现能量在不同时空之间的转换；利用相变材料的相变潜热实现能量的储存和利用，有助于提高能源利用效率和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向；与显热储能技术相比，相变储能技术具有储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点，在航空航天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、军事工程、蓄热建筑和极端环境服装等众多领域均具有广阔的前景。

为了有效利用各种废热资源，经常需要使用蓄热装置；利用相变蓄热材料进行储能，可以充分回收废弃热能，利用物质的相变来实现能量的转换，而现有相变储能普遍存在热交换面积小、储热性能不能充分发挥造成储热量小、蓄热时间长、蓄热速率慢、放热不稳定等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱，该蓄热箱整体蓄热时间短、放热和蓄热速率快、放热稳定，储热性能能够充分发挥，解决现有蓄热装置的蓄热量小、体积大、放热不稳定、蓄热时间长、放热和蓄热速率慢等问题。

本实用新型采用的技术方案如下：一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱,包括蓄热箱体、顶部均流板、底部均流板、隔层板、球状相变蓄热体、热媒体；其特征在于：所述蓄热箱体左侧面下部设置蓄热进水口，上部设置蓄热出水口，右侧面上部设置供热出水口，底面设置供热进水口，蓄热箱体内、靠近顶面水平设置顶部均流板，顶部均流板位于蓄热出水口、供热出水口以下，蓄热箱体内靠近底面水平设置底部均流板，底部均流板位于蓄热进水口、供热进水口以上；所述顶部均流板、底部均流板上布满通水孔一，且通水孔一均匀分布；顶部均流板与底部均流板之间水平设置多层隔层板，隔层板上设置贯穿上下面的放置孔和通水孔二，通水孔二分布在放置孔周围；所述球状相变蓄热体内填充相变材料，并放置在隔层板上的放置孔内；球状相变蓄热体的半径从底层至上层逐渐变小，上下相邻层的球状相变蓄热体之间留有缝隙；且上下相邻层的球状相变蓄热体错位叉排，下层的球状相变蓄热体与上层的球状相变蓄热体错开，其竖直中心线不在同一直线上；同一层上的球状相变蓄热体之间相互隔开不接触；所述球状相变蓄热体表面设置向内凹的连续凹槽纹理；所述蓄热箱体内充满热媒体。

优选的，所述蓄热箱体内壁设有一层隔热保温层。

优选的，所述热媒体采用水。

优选的，所述蓄热进水口、蓄热出水口、供热出水口、供热进水口上设置开关阀。

优选的，还包括蓄热热源、蓄热循环泵、蓄热循环管路、供热循环泵、供热循环管路、用热设备，蓄热循环管路两端分别连接蓄热进水口和蓄热出水口，蓄热热源、蓄热循环泵接在蓄热循环管路中；供热循环管路两端分别连接供热出水口和供热进水口，供热循环泵、用热设备接在供热循环管路中。

优选的，所述凹槽纹理为螺旋线状。

工作流程介绍：蓄热箱工作时分为两个阶段，第一阶段为蓄热阶段，具体流程为：蓄热进水口、蓄热出水口上的开关阀打开，供热出水口、供热进水口上的开关阀关闭，蓄热循环泵运行，将蓄热箱体内的热媒体从蓄热出水口抽出，经蓄热热源加热后，从蓄热进水口送回蓄热箱内，热媒体从蓄热进水口进入后，在蓄热循环泵的驱动下从下向上流动，首先经过底部均流板，底部均流板上布满均匀分布的通水孔一，底部均流板的作用是将蓄热进水口处流出的热媒体均匀的分散开，保证其上方的球状相变蓄热体能够同时均匀受热，热媒体逐层向上流动，流经球状相变蓄热体时，与之发生热交换，球状相变蓄热体吸热，内部相变材料熔化实现相变储能，热媒体热量减少，再经顶部均流板从蓄热出水口流出，循环加热；

第二阶段为供热阶段，具体流程为：蓄热进水口、蓄热出水口上的开关阀关闭，供热出水口、供热进水口上的开关阀打开，供热循环泵运行，将蓄热箱体内的热媒体从供热出水口抽出，经用热设备散热后，从供热进水口送回蓄热箱内，热媒体从供热进水口进入后，在供热循环泵的驱动下从下向上流动，首先经过底部均流板，底部均流板上布满均匀分布的通水孔一，底部均流板将供热进水口处流出的温度低的热媒体均匀的分散开，保证热媒体流经上方的球状相变蓄热体时能够分散开快速均匀受热，热媒体逐层向上流动，流经球状相变蓄热体时，与之发生热交换，球状相变蓄热体放热，热媒体温度升高，再经顶部均流板从供热出水口流出，循环供热。

蓄热箱结构中部分结构的作用如下：

（1）底部均流板的作用：蓄热阶段，底部均流板将蓄热进水口处流入的高温热媒体均匀的分散开，分散流经上方的球状相变蓄热体，使上方的球状相变蓄热体能够均匀受热，缩短蓄热箱蓄热时间；具体原因为：底部均流板避免了高温热媒体只流经一部分球状相变蓄热体，未流经、或流经少处的球状相变蓄热体不蓄热或蓄热较少，进而造成整体蓄热不均衡，蓄热时间长问题；而且热媒体流经处球状相变蓄热体蓄热饱和后无法再蓄热，而远离热媒体流经处的球状相变蓄热体蓄却无法得到足够的热量蓄热，造成蓄热箱整体的蓄热时间加长，如果蓄热时间不够长，还会造成局部球状相变蓄热体蓄热较少或没有蓄热，蓄热箱的整体蓄热能力没有发挥，蓄热量少；

供热阶段，底部均流板将供热进水口处流入的低温热媒体均匀的分散开，分散流经上方的球状相变蓄热体，热媒体分散开与球状相变蓄热体进行热交换，球状相变蓄热体整体放热更加均匀，热媒体加热速度更快更均匀；

（2）顶部均流板的作用：蓄热阶段，顶部均流板将蓄热循环泵的驱动力分散开，均匀带动蓄热箱内的全部热媒体进行循环流动加热，避免局部流动导致的蓄热箱蓄热不均衡；供热阶段，顶部均流板将供热循环泵的驱动力分散开，均匀带动蓄热箱内的全部热媒体进行循环流动放热，避免局部流动导致的蓄热箱放热不均衡，且放热速度更快更均匀，避免放热不稳定；

（3）隔层板的作用：将球状相变蓄热体整齐的排列在蓄热箱内，球状相变蓄热体间相互独立不堆积，避免了堆积对热媒体流动的阻碍，使得热媒体与球状相变蓄热体更好的充分接触换热；上下相邻层的球状相变蓄热体错位叉排，下层的球状相变蓄热体与上层的球状相变蓄热体错开，其竖直中心线不在同一直线上；这种交错叉排的方式使得热媒体在蓄热箱内流动路径变得弯曲、加长，增加了热媒体在蓄热箱内的换热时间，换热效率更高；

（4）球状相变蓄热体的半径从底层至上层逐渐变小，下层球状相变蓄热体的半径大，上层的半径小，如果是同等蓄热条件下，半径小的蓄热速度更快，出现蓄热不一致的问题；本申请中，蓄热阶段，热媒体从下向上流动，下层球状相变蓄热体虽然半径大，但与之热交换的热媒体温度较高，先进行热交换，弥补了半径大导致的蓄热速度慢问题，这样蓄热箱内的球状相变蓄热体蓄热速度基本保持一致，整体蓄热速度更快、更均匀；

（5）球状相变蓄热体表面设置向内凹的连续凹槽纹理，球状本身与热媒体换热面积比其它形状大，在加上凹槽纹理，其换热面积进一步增大，加快蓄热、放热速度；此外连续的凹槽纹理可以改变热媒体的流向，热媒体沿着凹槽纹理从下至上流动，增强了对流换热。

本实用新型的有益效果在于：该蓄热箱整体蓄热时间短、放热和蓄热速率快、放热稳定，储热性能能够充分发挥，解决现有蓄热装置的蓄热量小、体积大、放热不稳定、蓄热时间长、放热和蓄热速率慢等问题。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的上下层隔层板上球状相变蓄热体错位叉排的示意图，其中a实线圆代表上层球状相变蓄热体，b虚线圆代表下层球状相变蓄热体。

图3为本实用新型的内部立体结构示意图。

图4为本实用新型的球状相变蓄热体从下到上半径变小的示意图。

图5为本实用新型的隔层板结构示意图。

图6为本实用新型的球状相变蓄热体上凹槽纹理示意图。

图中：蓄热箱体1，顶部均流板2，底部均流板3，隔层板4，球状相变蓄热体5，热媒体6，蓄热热源7，蓄热循环泵8，蓄热循环管路9，供热循环泵10，供热循环管路11，用热设备12，蓄热进水口1-1，蓄热出水口1-2，供热出水口1-3，供热进水口1-4，隔热保温层1-5，通水孔一2-1，放置孔4-1，通水孔二4-2，凹槽纹理5-1。

具体实施方式

以下为本实用新型的较佳实施方式，但并不因此而限定本实用新型的保护范围。

一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱,包括蓄热箱体1、顶部均流板2、底部均流板3、隔层板4、球状相变蓄热体5、热媒体6；其特征在于：所述蓄热箱体1左侧面下部设置蓄热进水口1-1，上部设置蓄热出水口1-2，右侧面上部设置供热出水口1-3，底面设置供热进水口1-4，蓄热箱体1内、靠近顶面水平设置顶部均流板2，顶部均流板2位于蓄热出水口1-2、供热出水口1-3以下，蓄热箱体1内靠近底面水平设置底部均流板3，底部均流板3位于蓄热进水口1-1、供热进水口1-4以上；所述顶部均流板2、底部均流板3上布满通水孔一2-1，且通水孔一2-1均匀分布；顶部均流板2与底部均流板3之间水平设置多层隔层板4，隔层板4上设置贯穿上下面的放置孔4-1和通水孔二4-2，通水孔二4-2分布在放置孔4-1周围；所述球状相变蓄热体5内填充相变材料，并放置在隔层板4上的放置孔4-1内；球状相变蓄热体5的半径从底层至上层逐渐变小，上下相邻层的球状相变蓄热体5之间留有缝隙；且上下相邻层的球状相变蓄热体错位叉排，下层的球状相变蓄热体与上层的球状相变蓄热体错开，其竖直中心线不在同一直线上；同一层上的球状相变蓄热体5之间相互隔开不接触；所述球状相变蓄热体5表面设置向内凹的连续凹槽纹理5-1；所述蓄热箱体1内充满热媒体6。

尽管参照前述实例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行和修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变球径凹槽蓄热体蓄热箱,包括蓄热箱体、顶部均流板、底部均流板、隔层板、球状相变蓄热体、热媒体；其特征在于：所述蓄热箱体左侧面下部设置蓄热进水口，上部设置蓄热出水口，右侧面上部设置供热出水口，底面设置供热进水口，蓄热箱体内、靠近顶面水平设置顶部均流板，顶部均流板位于蓄热出水口、供热出水口以下，蓄热箱体内靠近底面水平设置底部均流板，底部均流板位于蓄热进水口、供热进水口以上；所述顶部均流板、底部均流板上布满通水孔一，且通水孔一均匀分布；顶部均流板与底部均流板之间水平设置多层隔层板，隔层板上设置贯穿上下面的放置孔和通水孔二，通水孔二分布在放置孔周围；所述球状相变蓄热体内填充相变材料，并放置在隔层板上的放置孔内；球状相变蓄热体的半径从底层至上层逐渐变小，上下相邻层的球状相变蓄热体之间留有缝隙；且上下相邻层的球状相变蓄热体错位叉排，下层的球状相变蓄热体与上层的球状相变蓄热体错开，其竖直中心线不在同一直线上；同一层上的球状相变蓄热体之间相互隔开不接触；所述球状相变蓄热体表面设置向内凹的连续凹槽纹理；所述蓄热箱体内充满热媒体。

2.根据权利要求1所述的变球径凹槽蓄热体蓄热箱，其特征在于：所述蓄热箱体内壁设有一层隔热保温层。

3.根据权利要求1所述的变球径凹槽蓄热体蓄热箱，其特征在于：所述热媒体采用水。

4.根据权利要求1所述的变球径凹槽蓄热体蓄热箱，其特征在于：所述蓄热进水口、蓄热出水口、供热出水口、供热进水口上设置开关阀。

5.根据权利要求1所述的变球径凹槽蓄热体蓄热箱，其特征在于：还包括蓄热热源、蓄热循环泵、蓄热循环管路、供热循环泵、供热循环管路、用热设备，蓄热循环管路两端分别连接蓄热进水口和蓄热出水口，蓄热热源、蓄热循环泵接在蓄热循环管路中；供热循环管路两端分别连接供热出水口和供热进水口，供热循环泵、用热设备接在供热循环管路中。

6.根据权利要求1所述的变球径凹槽蓄热体蓄热箱，其特征在于：所述凹槽纹理为螺旋线状。