CN212692639U - 一种新型同心管同时相变储热放热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型同心管同时相变储热放热装置，涉及储能应用技术领域，包括内部管道、中间管道、外部管道，所述中间管道罩接于所述内部管道的外周侧，所述外部管道罩接于所述中间管道的外周侧，其中，所述内部管道外侧底部设有下肋片组，所述中间管道内侧顶部设有上肋片组。该装置工况可供选择，具有同时储热和放热的功能；下肋片组可用于储热过程中强化传热，改善下部由于纯导热而减慢的储热过程；上肋片组可用于放热过程中强化传热，保证了不破坏上方自然对流，同时可以加快凝固速率。

Description

一种新型同心管同时相变储热放热装置

技术领域

本实用新型涉及储能应用技术领域，特别涉及一种新型同心管同时相变储热放热装置。

背景技术

近年来，由于能源资源紧缺和环境污染问题，社会全体越来越关注新能源的开发和应用。新能源具有取之不尽用之不竭等特点，是友好的可再生能源，但许多种新能源如太阳能、风能、潮汐能等都有间歇性和不稳定性等缺点。因此在此背景下，储热技术成为一种必需的技术。

储热技术按储热方式可以分为显热储热、潜热储热(相变储热)和化学储热。其中，相变储热由于能量密度高，工作过程中温度近乎不变，稳定，成本低等特点被广泛应用于太阳能系统内、工业余热回收系统和空调通风系统等。相变储热技术的应用可以提高系统效率，增加系统的运行稳定性。

在太阳能热应用的范围内，利用相变储热装置对多余热量进行快速储存和释放是当下的研究热点，传统装置存在系统效率低和不能实现同时储热和放热等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型同心管同时相变储热放热装置，传热效率高、热响应快，具有同时储热和放热的功能。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种新型同心管同时相变储热放热装置，包括内部管道、中间管道、外部管道，所述中间管道罩接于所述内部管道的外周侧，所述外部管道罩接于所述中间管道的外周侧，其中，所述内部管道外侧底部设有下肋片组，所述中间管道内侧顶部设有上肋片组。

优选地，所述上肋片组上肋片组包括三片间隔均匀分布于中间管道内侧顶部的上肋片，所述上肋片长度的取值范围为5mm至15mm，所述上肋片的厚度的取值范围为1mm至3mm。

优选地，相邻两个所述上肋片之间的间距为60°，所述上肋片的长度为 10mm，所述上肋片的厚度为2mm。

优选地，所述下肋片组包括三片间隔均匀分布于内部管道外侧底部的下肋片，所述下肋片长度的取值范围为10mm至20mm，所述下肋片的厚度的取值范围为1mm至3mm。

优选地，相邻两个所述下肋片之间的间距为45°，所述下肋片的长度为 15mm，所述下肋片的厚度为2mm。

优选地，所述外部管道的外周侧覆设有保温层。

优选地，所述保温层为石棉层，所述石棉层的厚度为2mm。

优选地，所述下肋片组以及上肋片组分别为金属肋片组。

优选地，所述外部管道的管径为80mm，所述外部管道的壁厚1mm。

优选地，所述中间管道与所述内部管道的管径分别为60mm，所述中间管道与所述内部管道的壁厚分别为1.5mm。

本实用新型的有益效果如下：

该装置工况可供选择，具有同时储热和放热的功能；

下肋片组可用于储热过程中强化传热，改善下部由于纯导热而减慢的储热过程；

上肋片组可用于放热过程中强化传热，保证了不破坏上方自然对流，同时可以加快凝固速率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的一种新型同心管同时相变储热放热装置的俯视结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的一种新型同心管同时相变储热放热装置的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的一种新型同心管同时相变储热放热装置的封装结构示意图；

图4为图1、图2中内部管道的结构示意图；

图5为图1、图2中中间管道的结构示意图；

图6为图1、图2中外部管道的结构示意图。

附图标记的含义：10、内部管道；20、中间管道；30、外部管道；40、上肋片组；50、下肋片组；60、热流体；70、冷流体；80、相变储热材料；90、保温层；100、保温材料。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参照图1、图2、图4、图5、图6，本实用新型提供一种新型同心管同时相变储热放热装置，由三层同心环形管道组成，内部管道10走热流体60，中间管道20放置相变储热材料80，外部管道30走冷流体70，其中，内部管道10外侧底部布置下肋片组50，中间管道20内侧顶部布置上肋片组40，由于相变储热材料80的热阻相比热流体60比较大，因此选择在中间布置上肋片组40强化对流，在熔化过程中，下侧会累积很多固体相变材料进行纯导热换热，占据了大量的换热时间，因此在下侧布置下肋片组50可以有效加快固体导热速率，使整个换热过程更加高效。

热流体60可以是热水、导热油等，相变储热材料80种类不限，熔点低于热流体60温度，冷流体70种类不限，温度低于相变储热材料80熔点温度。

参照图3，在内部管道10和中间管道20两者之间并在管道两端之处，由与内管金属相同的材料进行封装且封装需包覆保温性能优异的保温材料100，或直接由保温效果优异且不造成相变储热材料80泄露的保温材料100封装，外部管道30则由外侧辅助支撑固定装置进行固定。

单储热工况时，热流体60从内部管道10中经过，相变储热材料80从内部管道10中吸收热量进行储热，吸热过程中，由于内部管道10下肋片组50的作用，相变储热材料80的下部会快速融化，减少整个换热过程中的导热传热过程，对流过程则在整个储热过程中持续时间较长并且由于对流换热系数远大于导热，因此能够极大的加快储热过程。

单放热工况时，冷流体70从外部管道30中经过，熔化的相变储热材料80 对外部管道30中的冷流体70进行放热，放热过程中，由于中间管道20上肋片组40的作用，相变储热材料80的上部会快速凝固，减少整个放热过程中的导热传热过程，对流过程则在整个放热过程中持续时间较长并且由于对流换热系数远大于导热，因此能够极大的加快放热过程。

同时储热和放热工况时，热流体60先从内部管道10中经过，加热中间的相变储热材料80有10～15分钟，此时大部分相变储热材料80处于融化状态，紧接着冷流体70从外部管道30中经过，同时进行储热和放热过程，位于上部的相变储热材料80由于自然对流会快速熔化，位于下部的相变储热材料80由于下肋片组50的作用也会快速熔化；在冷流体70的作用下，上部的相变储热材料80会被凝固，整个过程中，相变储热材料80温度可以保持比较稳定，即放热过程能够保证外部管道30的加热温度较为稳定。

上肋片组40包括三片间隔均匀分布于中间管道20内侧顶部的上肋片，上肋片长度的取值范围为5mm至15mm，上肋片的厚度的取值范围为1mm至3mm，进一步，相邻两个上肋片之间的间距为60°，上肋片的长度为10mm，上肋片的厚度为2mm，可有效提升上侧对流换热速率，同时加快凝固速率。

下肋片组50包括三片间隔均匀分布于内部管道10外侧底部的下肋片，下肋片长度的取值范围为10mm至20mm，下肋片的厚度的取值范围为1mm至3mm，进一步，相邻两个下肋片之间的间距为45°，下肋片的长度为15mm，下肋片的厚度为2mm，可有效提高下侧导热速率。

外部管道30的外周侧覆设有保温层90，保温层90优选为石棉层，石棉层的厚度为2mm。

下肋片组50以及上肋片组40分别为导热系数比较高的金属肋片组。

外部管道30的管径为80mm，外部管道30的壁厚1mm，中间管道20与内部管道10的管径分别为60mm，中间管道20与内部管道10的壁厚分别为1.5mm。

以上对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，当然，本实用新型还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，包括：

内部管道；

中间管道，所述中间管道罩接于所述内部管道的外周侧；

外部管道，所述外部管道罩接于所述中间管道的外周侧；

其中，所述内部管道外侧底部设有下肋片组，所述中间管道内侧顶部设有上肋片组。

2.根据权利要求1所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，所述上肋片组上肋片组包括三片间隔均匀分布于所述中间管道内侧顶部的上肋片，所述上肋片长度的取值范围为5mm至15mm，所述上肋片的厚度的取值范围为1mm至3mm。

3.根据权利要求2所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，相邻两个所述上肋片之间的间距为60°，所述上肋片的长度为10mm，所述上肋片的厚度为2mm。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，所述下肋片组包括三片间隔均匀分布于内部管道外侧底部的下肋片，所述下肋片长度的取值范围为10mm至20mm，所述下肋片的厚度的取值范围为1mm至3mm。

5.根据权利要求4所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，相邻两个所述下肋片之间的间距为45°，所述下肋片的长度为15mm，所述下肋片的厚度为2mm。

6.根据权利要求1所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，所述外部管道的外周侧覆设有保温层。

7.根据权利要求6所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，所述保温层为石棉层，所述石棉层的厚度为2mm。

8.根据权利要求1所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，所述下肋片组以及上肋片组分别为金属肋片组。

9.根据权利要求1所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，所述外部管道的管径为80mm，所述外部管道的壁厚1mm。

10.根据权利要求1所述的一种新型同心管同时相变储热放热装置，其特征在于，所述中间管道与所述内部管道的管径分别为60mm，所述中间管道与所述内部管道的壁厚分别为1.5mm。

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