CN209512607U - 一种复合结构翅片相变蓄热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种复合结构翅片相变蓄热器，包括蓄热器壳体，设置在蓄热器壳体内的纵向翅片、环形翅片和换热管；设置在蓄热器壳体两端连通换热管的换热流体进口和换热流体出口；纵向翅片为多个，沿换热管外周圈径向均匀设置；环形翅片为多个，沿换热管外周圈一侧轴向均匀设置；蓄热器壳体内填充相变蓄热材料；所述的纵向翅片和环形翅片的体积相等，环形翅片为半环形，纵向翅片的翅片高度为环形翅片的一半；本实用新型通过优化翅片结构，在翅片体积不变的条件下，较好地利用了相变材料的自然对流，缩短了蓄热时间，提高了蓄热器的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蓄热器，具体涉及一种复合结构翅片相变蓄热器。
背景技术
相变蓄热技术能够有效的调节能量供需，解决能源的间歇性和不稳定性等缺点，提高能源的利用效率。相变蓄热器具有单位重量储热密度大以及蓄放热过程温度变化范围小等优点，但由于相变材料蓄热速率低，造成蓄热性能不足。
管壳式相变蓄热器是目前主要的蓄热器类型之一，添加翅片增加换热面积是其主要的换热强化手段。纵向翅片和圆形翅片是常见的两种翅片管。在以往的研究中，只考虑单纯的纵向翅片或圆形翅片结构，蓄热性能虽然有所改观，但是这两种翅片结构简单，没有考虑相变材料融化过程中自然对流的影响，蓄热效率的提高有限。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种复合结构翅片相变蓄热器，通过综合纵向翅片和圆形翅片结构的优点提高蓄热装置性能。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
一种复合结构翅片相变蓄热器，包括蓄热器壳体1，设置在蓄热器壳体1内的纵向翅片2、环形翅片3和换热管4；设置在蓄热器壳体1两端连通换热管4的换热流体进口5和换热流体出口6；所述纵向翅片2为多个，沿换热管4外周圈径向均匀设置；所述环形翅片3为多个，沿换热管4外周圈一侧轴向均匀设置；所述蓄热器壳体1内填充相变蓄热材料7。
所述的纵向翅片2和环形翅片3的总体积相等。
所述的环形翅片3为半环形，由钢制成，安装在换热管4水平轴面下。
所述的纵向翅片2的翅片高度为环形翅片3半径的一半。
所述的纵向翅片2由铜制成环绕换热管4均匀分布。
所述的蓄热器壳体1由钢制成，呈圆筒状，外表面上设置有具有良好保温功能的保温层。
所述的换热管4由铜制成，呈圆筒状设置于蓄热器壳体1中心。
所述的相变蓄热材料7为水、水合盐、石蜡、肪酸或硝酸盐。
本实用新型的复合结构翅片换热器，纵向翅片高度为环形翅片高度的一半，使得纵向翅片对自然对流的抑制减小，环形翅片节省了上半圆部分，使得总翅片体积与相同翅片高度的纯纵向翅片和环形翅片体积相同，本实用新型通过优化翅片结构，在翅片体积不变的条件下，较好地利用了相变材料的自然对流，缩短了蓄热时间，提高了蓄热器的换热效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的复合结构翅片相变蓄热器平面结构示意图；
图2为图1中沿A-A线的剖面图；
图3为本实用新型实施例提供的复合结构翅片相变蓄热器与相同翅片体积的纯纵向翅片和圆形翅片相变蓄热器的融化分数随时间的变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行进一步的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
如图1和图2所示，本实用新型一种复合结构翅片相变蓄热器，包括蓄热器壳体1、纵向翅片2、环形翅片3和换热管4；纵向翅片2、环形翅片3、换热管4均设于蓄热器壳体1内；蓄热器壳体1内填充相变蓄热材料7。蓄热器壳体1两端设置连通换热管4的换热流体进口5和换热流体出口6，换热流体由换热流体进口5进入到换热管4并由换热流体出口6流出进行换热。
相变蓄热材料7采用任何现有的相变蓄热材料均可以，如水、水合盐、石蜡、肪酸、硝酸盐等，可根据实际相变蓄热工况的要求选择。
所述的蓄热器壳体1由钢制成，呈圆筒状，内径为85mm，长度为1m，壁厚为1mm；蓄热器壳体1的外表面上还设置有具有良好保温功能的保温层(图中未示出)。
所述的换热管4由铜制成，呈圆筒状设置于蓄热器壳体1中心，内径为22mm，壁厚为1mm。
所述的纵向翅片2由铜制成环绕换热管4均匀分布，翅片高度为13mm，厚度为1mm，长度为1m，共有8个。
所述的环形翅片3为半环形由铜制成，翅片高度为26mm，厚度为1mm，共有53个，在换热管4水平轴面下沿轴向均匀分布，每片翅片间距为17.5mm。环形翅片3与纵向翅片2的总体积相等。
翅片管制作时，可先将环形翅片3焊接在换热管4上，再在环形翅片3之间焊接纵向翅片2以及焊接其余三条纵向翅片2。
供热过程，换热流体为供热流体，供热流体经由换热流体进口5进入换热管4，再由换热流体出口6流出整个蓄热器。供热流体与蓄热器壳体1内的相变蓄热材料7进行充分换热，相变蓄热材料7发生相变等过程将热量进行储存。
取热过程，换热流体为取热流体，取热流体经由换热流体进口5进入换热管4，再由换热流体出口6流出整个蓄热器。取热流体与蓄热器壳体1内的相变蓄热材料7进行充分换热，相变蓄热材料7通过相变等过程将热量传递给取热流体。
图3是本实用新型实施例提供的复合结构翅片相变蓄热器与相同翅片体积的纯纵向翅片和圆形翅片相变蓄热器的融化分数随时间的变化曲线。纵向翅片相变蓄热器的翅片高度为26mm，环形翅片相变蓄热器的翅片为环形，翅片高度为26mm。相变材料为RT50，换热流体为水。
较传统的纯纵向翅片和圆形翅片相变蓄热器，复合结构翅片蓄热器在保持翅片体积不变的前提下，优化翅片结构，较好地利用了相变材料的自然对流，蓄热时间相较于纯纵向翅片缩短了21.6％，相较于纯圆形翅片缩短了9.5％，提高了蓄热器的换热效率。
以上所述，仅为本实用新型的一种具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型的技术范围内，根据本实用新型想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种复合结构翅片相变蓄热器，其特征在于：包括蓄热器壳体(1)，设置在蓄热器壳体(1)内的纵向翅片(2)、环形翅片(3)和换热管(4)；设置在蓄热器壳体(1)两端连通换热管(4)的换热流体进口(5)和换热流体出口(6)；所述纵向翅片(2)为多个，沿换热管(4)外周圈径向均匀设置；所述环形翅片(3)为多个，沿换热管(4)外周圈一侧轴向均匀设置；所述蓄热器壳体(1)内填充相变蓄热材料(7)。
2.根据权利要求1所述的复合结构翅片相变蓄热器，其特征在于：所述的纵向翅片(2)和环形翅片(3)的总体积相等。
3.根据权利要求1所述的复合结构翅片相变蓄热器，其特征在于：所述的环形翅片(3)为半环形，由钢制成，安装在换热管(4)水平轴面下。
4.根据权利要求3所述的复合结构翅片相变蓄热器，其特征在于：所述的纵向翅片(2)的翅片高度为环形翅片(3)半径的一半。
5.根据权利要求1所述的复合结构翅片相变蓄热器，其特征在于：所述的纵向翅片(2)由铜制成环绕换热管(4)均匀分布。
6.根据权利要求1所述的复合结构翅片相变蓄热器，其特征在于：所述的蓄热器壳体(1)由钢制成，呈圆筒状，外表面上设置有具有保温功能的保温层。
7.根据权利要求1所述的复合结构翅片相变蓄热器，其特征在于：所述的换热管(4)由铜制成，呈圆筒状设置于蓄热器壳体(1)中心。
8.根据权利要求1所述的复合结构翅片相变蓄热器，其特征在于：所述的相变蓄热材料(7)为水、水合盐、石蜡或硝酸盐。
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