CN218600367U - 一种高效换热储热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高效换热储热装置，包括：管板，其为表面均布多个管板限位孔的平板结构；多个多孔管，分别连通设置在各个管板限位孔的底部；每个多孔管均为顶部敞口的中空管体，每个多孔管的侧壁上均布多个多孔管喷流孔；多孔套管，为顶部敞口的中空筒体，其侧壁上均布多个套管喷流孔；多孔套管套设在多个多孔管外部、并密封连接于管板的下方；蓄热颗粒，填充于各个多孔套管内壁与各个多孔管外壁之间的空隙内；保温壳体，为中空筒体，套设在多孔套管的外部，且与多孔套管的外壁之间留有间隙、并形成一汇集空腔；汇集空腔与多孔套管内部不连通。其解决了现有填充床蓄热器的动力消耗较高或取热功率较低的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于换热技术领域，具体涉及一种高效换热储热装置。
背景技术
在冶金、化工生产过程中会产生大量的高温烟气，这些烟气中含有大量的显热，但受制于生产工艺，高温烟气流量及温度具有一定的波动性和不连续性，导致用热端负荷不稳定，直接影响使用效果，储热技术可有效解决用热端和供热端在时间、空间及强度上不匹配的问题。
填充床蓄热器利用换热介质直接冲刷蓄热颗粒来传递热量，因蓄热颗粒的尺度较小，比换热面积较大，因而换热效率较高。蓄热颗粒无序堆积因其结构简单、成本低廉，在实际工程中得到广泛应用，为了维持较好的温度分布，填充床蓄热器的高径比较大，在换热过程中，换热介质沿蓄热器轴向(高度方向)流动，须逐层流过上层堆积蓄热颗粒，才能流入下层颗粒，换热介质的流程长度较长(大于堆积蓄热颗粒总厚度)，因此导致填充床蓄热器的阻力降较大，储热系统动力消耗较高；而为了降低能耗，通常采用降低换热介质流速的方法，但低流速又会导致蓄热器的蓄热及取热速率下降，影响取热功率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高效换热储热装置，以解决现有填充床蓄热器的动力消耗较高或取热功率较低的问题。
本实用新型采用以下技术方案：一种高效换热储热装置，包括：
一管板，其为表面均布多个管板限位孔的平板结构；
多个多孔管，分别连通设置在各个管板限位孔的底部；每个多孔管均为顶部敞口的中空管体，每个多孔管的侧壁上均布多个多孔管喷流孔；
一多孔套管，为顶部敞口的中空筒体，其侧壁上均布多个套管喷流孔；多孔套管套设在多个多孔管外部、并密封连接于管板的下方；
蓄热颗粒，填充于各个多孔套管内壁与各个多孔管外壁之间的空隙内；
一保温壳体，为中空筒体，套设在多孔套管的外部，且与多孔套管的外壁之间留有间隙、并形成一汇集空腔；汇集空腔与多孔套管内部不连通；保温壳体的底部设置一流体出口；
其中，各个多孔管的顶部为换热气体进气口；多孔管喷流孔用于将换热气体输送至蓄热颗粒内进行换热；套管喷流孔用于将换热后的气体输送至汇集空腔、并从流体出口导出。
进一步的，管板的顶部罩设有进气罩，进气罩的顶部为气体入口，进气罩内竖直布置有多个导向板。
进一步的，各个多孔管悬挂于管板的底部，每个多孔管的底部与多孔套管的底部不接触。
进一步的，各个套管喷流孔和各个多孔管喷流孔的形状为规则或不规则的圆形及多边形。
进一步的，蓄热颗粒为固体储热材料或封装后的相变胶囊及定型储热材料。
本实用新型的有益效果是：在蓄热颗粒堆积层中垂直布置多组并联的多孔管，充放热时，通过多孔管轴向流道可快速将换热介质引入蓄热颗粒堆积层内部，每一个多孔管管壁的小孔均作为换热流体一处射流出口，换热介质经过管壁小孔以细流股沿径向喷向管外侧的蓄热颗粒表面，与蓄热颗粒的快速换热，大大提高了蓄热装置的充热及放热速率；此外，换热介质在蓄热颗粒堆积层中主要为径向流动，相较于传统的轴向流动，显著缩短了换热介质换热流程长度，减小了蓄热装置压降，降低了储热系统能耗。
附图说明
图1为本实用新型一种高效换热储热装置的结构示意图；
图2为图1中的B-B的结构示意图；
图3为本实用新型一种高效换热储热装置的管板结构示意图；
图4为本实用新型一种高效换热储热装置的多孔管的结构示意图；
图5为本实用新型一种高效换热储热装置的管板和多孔管的安装配合示意图；
图6为本实用新型一种高效换热储热装置的多孔套管的结构示意图。
其中，1.流体入口，2.导向板，3.管板，4.多孔套管，5.蓄热颗粒，6.多孔管，7.保温壳体，9.汇集空腔，10.流体出口，31.管板限位孔，41.套管喷流孔，61.多孔管喷流孔，62.多孔管进气口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供了一种高效换热储热装置，如图1所示，装置整体为立式结构，包括管板3、多孔管6、多孔套管4、蓄热颗粒5和保温壳体7。其中，如图3所示，管板3为表面均布多个管板限位孔31的平板结构。如图5所示，多个多孔管6分别连通设置在各个管板限位孔31的底部。如图4所示，每个多孔管6均为顶部敞口的中空管体，每个多孔管6的侧壁上均布多个多孔管喷流孔61。多孔管6的顶部敞口为多孔管换热流体入口62，用于将换热流体引入多孔管6内。
如图4所示，多孔套管4为顶部敞口的中空筒体，其侧壁上均布多个套管喷流孔41，用于将流经填充蓄热颗粒层5的换热流体导出。如图1所示，多孔套管4套设在多个多孔管6的外部、并密封连接于管板3的下方。
如图1所示，蓄热颗粒5填充于各个多孔套管4内壁与各个多孔管6外壁之间的空隙内。保温壳体7为中空筒体，用于对蓄热装置的保温及流体密封。保温壳体7套设在多孔套管4的外部，且与多孔套管4的外壁之间留有间隙、并形成一汇集空腔9。汇集空腔9与多孔套管4内部不连通，保温壳体7的底部设置一流体出口10。
其中，各个多孔管6的顶部为换热气体进气口；多孔管喷流孔61用于将换热气体输送至蓄热颗粒5内进行换热；套管喷流孔41用于将换热后的气体输送至汇集空腔9、并从流体出口10导出。
在一些实施例中，如图1所示，管板3的顶部罩设有进气罩，进气罩有底部向顶部收缩，进气罩的顶部为气体入口，进气罩内竖直布置有多个导向板2，用于对进口流体的均布。
在一些实施例中，各个多孔管6悬挂于管板3的底部，每个多孔管6的底部与多孔套管4的底部不接触。各个多孔管6的一段固定于管板3上的管板限位孔31，另一端不做限位，以保证其沿竖直方向可自由伸缩，解决热位移问题。
在一些实施例中，各个套管喷流孔41和各个多孔管喷流孔61的形状为规则或不规则的圆形及多边形。
在一些实施例中，蓄热颗粒5为固体储热材料或封装后的相变胶囊及定型储热材料。蓄热颗粒5尺度须大于多孔管喷流孔61和套管喷流孔41的尺度，防止蓄热颗粒5进入多孔管6的内部堵塞流道，或者进入汇集空腔9堵塞流体出口10。
本实用新型一种高效换热储热装置的使用方法为：充热时，高温流体经顶部入口1进入，并在导向板2的作用下完成流量均匀分配，而后从多孔管进口62进入多孔管6内，并经多孔管6的多孔管喷流孔61以细流股垂直喷向蓄热颗粒5表面进行换热，将高温流体的热量以显热或潜热的形式存储于蓄热颗粒5中，降温后的低温流体沿径向经多孔套管4的套管喷流孔41流出，进入流体汇集空腔9，而后从流体出口10导出。在此过程中，蓄热颗粒5被加热升温，存储热量。
放热时，低温流体经顶部流体入口1流入，经多孔管6的小孔以细流股垂直喷向蓄热颗粒5表面，在换热温差驱动下高温蓄热颗粒5将热量不断传递至低温流体，加热升温后的高温流体沿径向经多孔套管4流入汇集空腔9，而后经流体出口10排出；在此过程中，蓄热颗粒5被冷却降温，释放热量。
本实用新型利用蓄热器内部布置的多组多孔管将换热介质在填充床内部的流动由轴向流动改变为径向流动，从而极大地缩短换热介质在填充床内与蓄热颗粒间换热的流程长度，大大降低装置压降。此外，利用多孔管流道快速将换热介质引入堆积蓄热颗粒层内部，通过多孔管壁小孔将换热介质快速导出，实现与蓄热颗粒快速换热，改变了传统填充床蓄热器换热介质轴向流动与蓄热颗粒逐层换热的方式，可实现蓄热装置的快充快放，满足用户大功率取热需求。
本实用新型在蓄热颗粒堆积层中垂直布置多组并联的多孔管，充放热时，通过多孔管轴向流道可快速将换热介质引入蓄热颗粒堆积层内部，每一个多孔管管壁的小孔均作为换热流体一处射流出口，换热介质经过管壁小孔以细流股沿径向喷向管外侧的蓄热颗粒表面，与蓄热颗粒的快速换热，大大提高了蓄热装置的充热及放热速率；此外，换热介质在蓄热颗粒堆积层中主要为径向流动，相较于传统的轴向流动，显著缩短了换热介质换热流程长度，减小了蓄热装置压降，降低了储热系统能耗。
Claims (5)
1.一种高效换热储热装置，其特征在于，包括：
一管板(3)，其为表面均布多个管板限位孔(31)的平板结构；
多个多孔管(6)，分别连通设置在各个所述管板限位孔(31)的底部；每个所述多孔管(6)均为顶部敞口的中空管体，每个所述多孔管(6)的侧壁上均布多个多孔管喷流孔(61)；
一多孔套管(4)，为顶部敞口的中空筒体，其侧壁上均布多个套管喷流孔(41)；所述多孔套管(4)套设在多个所述多孔管外部、并密封连接于所述管板(3)的下方；
蓄热颗粒(5)，填充于各个所述多孔套管(4)内壁与各个所述多孔管(6)外壁之间的空隙内；
一保温壳体(7)，为中空筒体，套设在所述多孔套管(4)的外部，且与所述多孔套管(4)的外壁之间留有间隙、并形成一汇集空腔(9)；所述汇集空腔(9)与所述多孔套管(4)内部不连通；所述保温壳体(7)的底部设置一流体出口(10)；
其中，各个所述多孔管(6)的顶部为换热气体进气口；所述多孔管喷流孔(61)用于将换热气体输送至所述蓄热颗粒(5)内进行换热；所述套管喷流孔(41)用于将换热后的气体输送至所述汇集空腔(9)、并从所述流体出口(10)导出。
2.如权利要求1所述的一种高效换热储热装置，其特征在于，所述管板(3)的顶部罩设有进气罩，所述进气罩的顶部为气体入口，所述进气罩内竖直布置有多个导向板(2)。
3.如权利要求1或2所述的一种高效换热储热装置，其特征在于，各个所述多孔管(6)悬挂于所述管板(3)的底部，每个所述多孔管(6)的底部与所述多孔套管(4)的底部不接触。
4.如权利要求3所述的一种高效换热储热装置，其特征在于，各个所述套管喷流孔(41)和各个所述多孔管喷流孔(61)的形状为规则或不规则的圆形及多边形。
5.如权利要求3所述的一种高效换热储热装置，其特征在于，所述蓄热颗粒(5)为固体储热材料或封装后的相变胶囊及定型储热材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222847110.4U CN218600367U (zh) | 2022-10-27 | 2022-10-27 | 一种高效换热储热装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222847110.4U CN218600367U (zh) | 2022-10-27 | 2022-10-27 | 一种高效换热储热装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218600367U true CN218600367U (zh) | 2023-03-10 |
Family
ID=85404387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202222847110.4U Active CN218600367U (zh) | 2022-10-27 | 2022-10-27 | 一种高效换热储热装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN218600367U (zh) |
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2022
- 2022-10-27 CN CN202222847110.4U patent/CN218600367U/zh active Active
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