CN217686798U - 一种蛇形管式高导热复合相变储热模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，涉及相变储热技术领域，包括：流体管道，流体管道为若干个，流体管道的两端分别为流体入口和流体出口；相变单板，相变单板为若干个，流体管道固定于相变单板内，若干个相变单板内的流体管道依次连通；连接管，连接管为若干个，连接管的两端分别连接相邻的两个相变单板上的流体入口和流体出口；分流器，分流器包括入料分流器和出料分流器，入料分流器包括一个入料口和若干个入料出口，每个入料出口与一个位于首端的相变单板上的流体入口相连通，出料分流器包括一个出料口和若干个出料入口，每个出料入口与一个位于尾端的相变单板上的流体出口相连通。本实用新型能够有效的提高换热面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及相变储热技术领域，特别是涉及一种蛇形管式高导热复合相变储热模组。
背景技术
基于相变材料的潜热储热技术具有储放热过程温度恒定、储热密度高、体积小以及工艺简单等特点，能够有效缓解能量在时间、强度上不匹配的问题，提高能源利用率。其在太阳能热利用、空调蓄冷、建筑节能、工业余热回收和移峰填谷等领域中具有极大的应用前景。
相变材料是相变储热技术的核心，但是其存在导热系数低、固液相变发生泄漏、相分离等缺点。为改善相变储热器的传热性能，可采取强化换热的方式，包括对换热器件结构强化，如增加螺旋翅片、肋片等，来增加换热面积，但是这将导致储热器重量增大，储能密度降低。
因此，市场上急需一种新型的蛇形管式高导热复合相变储热模组，用于解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够有效的增加流体管道与相变单板的接触面积，从而增加换热面积，最终能够增强换热效果。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
本实用新型公开了一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，包括：
流体管道，所述流体管道为若干个，所述流体管道的两端分别为流体入口和流体出口；
相变单板，所述相变单板为若干个，所述流体管道固定于所述相变单板内，若干个所述相变单板内的所述流体管道依次连通；
连接管，所述连接管为若干个，所述连接管的两端分别连接相邻的两个所述相变单板上的流体入口和流体出口；
分流器，所述分流器包括入料分流器和出料分流器，所述入料分流器包括一个入料口和若干个入料出口，每个所述入料出口与一个位于首端的所述相变单板上的所述流体入口相连通，所述出料分流器包括一个出料口和若干个出料入口，每个所述出料入口与一个位于尾端的所述相变单板上的所述流体出口相连通。
优选地，每个所述相变单板内的一个流体管道包括若干个连通直管和若干个连通弯管，相邻的两个所述连通直管的同侧通过一个所述连通弯管连接。
优选地，每个所述相变单板内设有电热片。
优选地，每个所述相变单板内设有1-2个所述流体管道。
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本实用新型提出一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，实现复合相变材料与流体管道的紧密贴合，接触热阻可忽略不计。采用高导热复合相变材料，还能以较高的压实密度压制成型，能保证较高储能密度的同时，仍具有较高的热导率，有效解决现有储热器储能密度低或导热系数低的缺陷。同时，除进出口外，流体管道中的连通直管及连通弯管部分均包裹于复合相变材料中，具有传热面积大等优点，能够有效提高相变储热系统的整体传热速率；
2、本实用新型提出一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，所采用的复合相变材料具有温度范围广，储能密度大，导热系数高，性能稳定，成本低廉等优点，可根据系统具体的应用场景选择不同相变温度的相变材料，能够适应多种温度需求，同时，相变材料的应用可以大幅提高系统的储能容量，相变材料的高导热性可大幅提高系统的储放热速率，进而提高系统的整体储能效率；
3、本实用新型提出一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，所用蛇形管可根据具体应用场景选用单流道或双流道(一个或两个的流体管道)。单流道设计适用于具有额外热源输入的储能领域，如太阳能光热储热，电加热储热等。双流道设计适用于具有两种不同流动介质的场合，如空调蓄冷，建筑节能，热泵热水器，工程废热回收等。进一步地，蛇形管流道设计灵活，可根据实际应用对蛇形管直管及弯管数量，进出口的位置分布进行布置。同时可根据具体热负荷需求，实现多个相变储热模组的串并联连接组装，应用范围广，灵活性高；
4、本实用新型提出一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，所采用的复合相变材料为形状稳定的定型材料，不会发生泄漏，且性能稳定，高导热多孔载体能有效缓解复合相变材料对蛇形管的腐蚀作用。同时采用单一组分的蛇形管流道，不会发生双金属组分换热器件产生的电化学腐蚀问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例蛇形管式高导热复合相变储热模组的结构示意图；
图2为本实用新型实施例蛇形管式高导热复合相变储热模组中相变单板的结构示意图；
图3为本实用新型实施例蛇形管式高导热复合相变储热模组中相变单板的等轴侧剖视图；
图4为本实用新型实施例蛇形管式高导热复合相变储热模组中相变单板的正视剖视图；
图5为本实用新型实施例蛇形管式高导热复合相变储热模组中相变单板的俯视剖视图；
图中：1-流体管道、2-相变单板、3-连通直管、4-连通弯管、5-入料口、6-出料口、7-分流器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够有效的增加流体管道与相变单板的接触面积，从而增加换热面积，最终能够增强换热效果。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1-图5所示，本实施例提供了一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，包括：
流体管道1，流体管道1为一蛇形管结构，流体管道1的截面形状可以为正方形、矩形或圆形等，流体管道1为若干个(一个、两个或多个)，流体管道1的两端分别为流体入口和流体出口；
相变单板2，相变单板2为若干个，流体管道1固定于相变单板2内，相变单板2是由复合相变材料粉末通过机械压制到流体管道1周围，形成储热模组，相变单板2为具有一定厚度的矩形平板，相变单板2的复合相变材料与流体管道1紧密贴合，接触热阻可忽略不计，流体管道1位于相变单板2中间，两侧复合相变材料层厚度相等，相变单板2上设有与流体入口和流体出口的对应通孔，方便流体入口与流体出口的伸出且连接，若干个相变单板2内的流体管道1依次连通，另外，流体入口和流体出口可以位于相变单板2的一侧或两侧；
连接管，连接管为若干个，具体的，连接管数量要根据相变单板2数量以及每个相变单板2中流体管道1的数量而决定，如果每个相变单板2上设有一个流体管道1，那么连接管数量＝相变单板2数量-1(此时当相变单板2数量为一个时，则不需要连接管)，连接管的两端分别连接相邻的两个相变单板2上的流体入口和流体出口；
分流器7，分流器7包括入料分流器和出料分流器，入料分流器包括一个入料口5和若干个入料出口，每个入料出口与一个位于首端的相变单板2上的流体入口相连通，出料分流器包括一个出料口6和若干个出料入口，每个出料入口与一个位于尾端的相变单板2上的流体出口相连通。
本实用新型可针对不同热负荷0.1-100kW的应用场合，进行串并联连接组装成大型储热器。如图1所示，针对35kW热负荷需求的电加热热水器，本实施例中的相变单板2总共有100个，设有20排，每排有5个相变单板2串联起来，5个相变单板2通过4个连接管串联起来，需要注意的是，位于首端的相变单板2上的流体入口和位于尾端的相变单板2上的流体出口不用连接管进行连接，然后将20排的相变单板2并联起来。具体的，每排位于首端的流体入口分别与入料分流器的一个入料出口相连接，每排位于尾端的流体出口分别与出料分流器的一个出料入口相连通，从而实现整个装置的连接。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要调整相变单板2、连接管等装置的具体数量以及排列方式，并不仅仅局限于本实施例。
使用时，传热流体(工作介质)从入料口5流到入料分流器中，从入料分流器的入料出口流入到每排相变单板2位于首端的流体入口处，依次流经多个流体管道1后，最终从位于尾端的相变单板2上的流体出口流出，依次通过出料分流器的出料入口和出料口6导出，完成传热流体与复合相变材料的换热过程。
其中，当高温传热流体流经流体管道1时，通过流体管道1对周围间隙填充的由复合相变材料制成的相变单板2进行加热，使相变单板2受热发生相变，进而储存能量。同时，高温传热流体经换热后温度降低，可用于建筑节能，数据中心冷却等领域。而当低温传热流体流经流体管道1时，对系统进行冷却，此时相变单板2遇冷发生相变，释放其潜热，低温传热流体经换热后温度升高，可用于生活热水应用等领域。
于本实施例中，每个相变单板2内的一个流体管道1包括若干个连通直管3和若干个连通弯管4，相邻的两个连通直管3的同侧通过一个连通弯管4连接。具体的，每个流体管道1内至少包括两个连通直管3和一个连通弯管4，这样才能出现一个流体入口和流体出口。
于本实施例中，每个相变单板2内设有电热片，使相变单板2受热发生相变，进而储存能量。当然，还可以将电热片替换为电极片或其他能够对相变单板2进行加热的加热装置均可。此外，还可以利用相变单板2的复合相变材料的吸光性，通过太阳光照射，实现光热转换，使相变单板2受热发生相变，进而储存能量。
于本实施例中，每个相变单板2内设有1-2个流体管道1。上述的实施例均说的是一个流体管道1的情况。当设置两个流体管道1时，能够进一步的增加换热面积，从而提高换热效率。本领域技术人员还可以根据实际需要在一个相变单板2内设置三个或更多的流体管道1。
于本实施例中，流体管道1的材质为铜和不锈钢这类金属材质，也可以是氧化铝或碳化硅这类陶瓷基材质。
于本实施例中，相变单板2的材质为复合相变材料，复合相变材料包括纯相变材料、高导热基材和填料，此为现有技术。
于本实施例中，纯相变材料包括相变温度为0-100℃范围内的石蜡和水合盐相变材料，可根据系统具体的应用场景选择不同相变温度的相变材料，能够适应多种温度需求。
于本实施例中，高导热基材包括膨胀石墨。
于本实施例中，具有高导热性能的填料包括石墨纸、石墨烯、碳粉和导热金属粉末，也可以是本领域普通技术人员已知的其他导热材料。
于本实施例中，相变单板2可实现压实密度范围为600-1500kg/m3，能保证较高储能密度的同时，仍具有较高的热导率，复合相变材料的导热系数为6-20W/(m·K)，复合相变材料的相变焓值为150-230J/g。
本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (4)
1.一种蛇形管式高导热复合相变储热模组，其特征在于，包括：
流体管道，所述流体管道为若干个，所述流体管道的两端分别为流体入口和流体出口；
相变单板，所述相变单板为若干个，所述流体管道固定于所述相变单板内，若干个所述相变单板内的所述流体管道依次连通；
连接管，所述连接管为若干个，所述连接管的两端分别连接相邻的两个所述相变单板上的流体入口和流体出口；
分流器，所述分流器包括入料分流器和出料分流器，所述入料分流器包括一个入料口和若干个入料出口，每个所述入料出口与一个位于首端的所述相变单板上的所述流体入口相连通，所述出料分流器包括一个出料口和若干个出料入口，每个所述出料入口与一个位于尾端的所述相变单板上的所述流体出口相连通。
2.根据权利要求1所述的蛇形管式高导热复合相变储热模组，其特征在于：每个所述相变单板内的一个流体管道包括若干个连通直管和若干个连通弯管，相邻的两个所述连通直管的同侧通过一个所述连通弯管连接。
3.根据权利要求1所述的蛇形管式高导热复合相变储热模组，其特征在于：所述相变单板内设有电热片。
4.根据权利要求1所述的蛇形管式高导热复合相变储热模组，其特征在于：每个所述相变单板内设有1-2个所述流体管道。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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