CN218916047U - 超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器，该装置包括壳体、加热室、蓄热室、冷凝室、叉排脉动热管和超声波振子。所述叉排脉动热管为直管路处交错排布。所述超声波振子在所述蓄热室上使用螺栓连接。所述加热室、蓄热室、冷凝室、叉排脉动热管均处于所述壳体中。所述加热室在所述壳体下部，所述蓄热室在所述壳体中部，所述冷凝室在所述壳体上部。所述蓄热室正侧中心处开圆孔供相变材料填充、取出。所述叉排脉动热管为真空密闭状态且内部有工质。所述加热室和冷凝室侧部开两个孔连接管道供工质流体进入、排出。

Description

超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器

技术领域

本实用新型涉及余热回收蓄能领域，具体涉及一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器。

背景技术

脉动热管是一种高效的传热元件，具有传热、拉平温度等作用，脉动热管发明于1990年，脉动热管结构简单，造价较低，效率较强使得脉动热管在电子元器件散热、工业余热回收等地用途广泛。脉动热管分为加热段、绝热段和冷凝段，脉动热管内部为真空密闭状态，其内部装有工质，工质在加热段受热气化形成气塞，在冷凝段受冷凝结为液塞，气塞和液塞的形成使得管内压力分布不均从而形成往复震荡的效果，工质的往复震荡可以将热量高效率的传送。

相变蓄能材料是一种利用潜热进行蓄热的材料，潜热蓄热占据总体蓄热的七成以上，在蓄能技术上具有明显的优势，且不同的相变材料其相变温度不同使得不同的相变材料应用在不同的场景上。

申请号201922244642.7申请了一种脉动热管，其目的为了使脉动热管更加灵活多变，但其只考虑到脉动热管横向的变化，未考虑到纵向的变化，限制了其应用的场景。

申请号201710015606.6申请了一种基于脉动热管的可移动式蓄放热装置及其蓄放热方法，该申请将脉动热管和相变材料进行耦合，扩大了脉动热管的使用范围，但其未考虑使用叉排脉动热管增强传热效率且未考虑将装置放入物理外场中进一步增加装置的传热性能。

申请号201410851584.3申请了一种脉动热管蓄热装置及其热循环方法，可以回收工业余热，节省了能源。

实用新型内容

本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器，该装置可以应用于工业余热回收，为解决背景技术中所述装置传热能力不强、交换热量无法储存的不足，本实用新型装置采用叉排脉动热管外加超声波物理外场的方法强化传热，加热和冷却工质在流经管路时，工质流动界面发生变化，工质压强在管前半部递降而后又回升工质流经下一排叉排脉动热管漩涡进一步增强，所述工质流动紊乱，增强了所述工质对叉排脉动热管的加热效率，进行了高效的蓄热。且超声波振子可以释放出高频的声波产生高频的震荡，这种高频的震荡能够加剧脉动热管管内流体的流动，进一步增强传热效率。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器：所述装置包括壳体、加热室、蓄热室、冷凝室、叉排脉动热管、超声波振子。所述加热室、蓄热室、冷凝室、叉排脉动热管均处于所述壳体中。所述叉排脉动热管为直管路处交错排布。所述叉排脉动热管在加热室和冷却室内为交错排布的直管和弯管组成。所述叉排脉动热管在蓄热室为交错排布直管组成。所述超声波振子在所述蓄热室上使用螺栓连接。所述超声波振子在所述装置进行蓄放热时发出40-50HZ的高频超声波，超声波作用于蓄热室内的相变材料和脉动热管内部的充注工质。相变材料在长时间使用后，会产生严重的相分层现象和过冷特性，超声波产生的高频振动产生的空化作用和局部的高温高压现象，增强了材料的溶解度，改善了相变材料的相分层现象，且超声波的高频振动能够促进相变材料结晶，降低相变材料的过冷度，提高相变材料的蓄放热性能。超声波在作用与相变材料的同时也作用于脉动热管的管内工质，超声波能够轻易的增强脉动热管内脉动的频率，增强脉动热管内部的换热效率。超声波振子发出的超声波增强了所述装置的蓄放热性能，达到了节省能源的目的。所述加热室在所述壳体下部，所述蓄热室在所述壳体中部，所述冷凝室在所述壳体上部。所述加热室侧部开两个孔连接管道供加热工质流体进入、排出。所述冷凝室侧部开两个孔连接管道供冷凝工质流体进入、排出。所述蓄热室正方开一个圆孔供相变材料的放入、取出。所述加热室和蓄热室由不锈钢钢板隔开。所述蓄热室和冷凝室由不锈钢钢板隔开。

所述加热室内有导流板，引导热流体在室内流动。所述冷凝室内有导流板，引导冷流体在室内流动。

所述蓄热室内填充相变材料，使用脉动热管为热源进行蓄热。

所述叉排脉动热管管内径为3mm，管外径为4mm，所述叉排脉动热管内部为真空密闭状态，内部充注有流体工质，充注率为50％。所述叉排脉动热管每排直管之间横向间距30mm，纵向间距10mm。所述叉排脉动热管为一体铸造成型或密封焊接以保持内部真空度。

所述加热室内加热工质为热流体，加热温度高于所述蓄热室内相变材料相变温度。所述冷凝室内冷却工质为冷流体，冷却温度低于所述蓄热室内相变材料的相变温度。

所述加热室、蓄热室、冷凝式均使用不锈钢钢板焊接。所述叉排脉动热管直管部分在所述加热室与蓄热室之间的不锈钢钢板和所述蓄热室和冷凝室之间的不锈钢钢板之间打孔穿过。

所述一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器在使用时热量的传输经过以下两个步骤：

步骤一、热流体加热脉动热管：打开所述加热室进出口，关闭所述冷凝室进出口。热流体在所述加热室内进行外掠管式流动，在流经圆管时候，由于流体流动截面的缩小，造成流体在圆管处流速增加，压力下降，故而热流体在管前管后流速不一，使用叉排脉动热管加强了这一效果，热流体流经叉排管路时流体的扰动加剧，增强了传热效率，使得热流体能够更加快速的加热脉动热管。

步骤二、相变材料储热，超声波进一步加强换热：脉动热管受热内部工质产生脉动效果，脉动的工质将热量传送至管壁，管壁加热相变材料，相变材料受热至相变温度后开始进行潜热蓄热，完成潜热蓄热之后发生相转变，相转变之后的相变材料继续进行显热蓄热。

打开所述加热室进出口的同时打开所述超声波振子，超声波振子发出高频振动，高频振动加剧了脉动热管内的脉动现象，增强了管内工质与管壁的换热效率，且超声波的空化作用产生的局部高温高压加速了相变材料的相变过程且降低相变材料的过冷度，有效的增加了换热效率。

步骤三、热回收过程：关闭所述加热室进出口，打开所述冷凝室进出口。冷却工质流经冷凝室，蓄热室内的相变材料对脉动热管开始加热，脉动热管将热量带入冷凝室内的叉排脉动热管中，叉排脉动热管对冷却工质进行加热，加热过程即热回收过程，完成了热量在时间和空间上的转移。反复此三个步骤，能够完成热量的传递过程，将工业产生的废热、余热回收利用，所述装置利用叉排脉动热管进行热量的传递，扰动了热工质的流速，增强了换热效率。所述装置利用相变材料完成了能量的储存和释放。所述装置使用超声波振子产生的超声波外场，进一步增强了换热效率。所述装置使用冷凝室完成了能量的回收，节省了能源，达到了高效节能的目的及需求。

本实用新型产生的有益效果为：本实用新型的一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器利用管子交叉排布，对加热、冷却工质进行扰动，增强了传热效率，利用超声波产生的高频振动扰动脉动热管内工质的流动，进一步增强了换热，整体设计提升了装置的蓄放热效率。本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器具有结构简单，易于维护保修、储热密度高、换热能力强、性价比高、节约成本以及体积较小便于用户使用等优点。

附图说明：

图1为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的主视图；

图2为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的俯视图；

图3为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的侧视图；

图4为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器中叉排脉动热管的透视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本实用新型。此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的主视图；图1各部件名称：图中1、冷凝室导流板，2、冷凝室，3、蓄热室，4、第一超声波振子，5、加热室，6、加热工质进口，7、冷却工质进口，8、填料口，9、第二超声波振子，10、加热室导流板，11、叉排脉动热管，12、壳体，16、冷凝室与蓄热室不锈钢钢板，17、蓄热室与加热室不锈钢钢板。

图2为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的俯视图；图2各部件名称：图中1、冷凝室导流板，4、第一超声波振子，6、加热工质进口，7、冷却工质进口，9、第二超声波振子，13、冷却工质出口，14、第三超声波振子，15、加热工质出口。

图3为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的侧视图；图3各部件名称：4、第一超声波振子，6、加热工质进口，7、冷却工质进口，8、填料口， 10、加热室导流板，13、冷却工质出口，14、第三超声波振子，15、加热工质出口。

图4为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器中叉排脉动热管的透视图；图4各部件名称：11、叉排脉动热管。

图1为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的主视图：所述装置的加热室5、蓄热室3、冷凝室2、叉排脉动热管11均处于所述壳体12中。所述第一超声波振子4在蓄热室3的左侧，所述第二超声波振子9在蓄热室3的右侧，所述第一超声波振子和第二超声波振子均与蓄热室3均使用螺栓连接。所述加热室5在所述壳体12下部，所述蓄热室3在所述壳体12中部，所述冷凝室2在所述壳体12上部。所述蓄热室3正方中心处开一个圆孔为填料口8供相变材料的放入、取出。所述加热室5 和蓄热室3由不锈钢钢板17隔开；所述蓄热室3和冷凝室2由不锈钢钢板16隔开。所述冷凝室2内有导流板1，引导冷流体在室内流动。所述加热室5内有导流板10，引导热流体在室内流动。

图2为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的俯视图：所述第三超声波振子14在蓄热室3的后侧，第三超声波振子与蓄热室3使用螺栓连接。所述冷凝室2内有导流板1，引导冷流体在室内流动。所述加热室5侧部开两个孔连接管道供加热工质流体进入口6、加热工质流体排出口15。所述冷凝室2侧部开两个孔连接管道供冷凝工质流体进入口7、冷凝工质流体排出口13。所述叉排脉动热管管内径为 3mm，管外径为4mm。所述叉排脉动热管11内部为真空密闭状态，内部充注有流体工质。所述叉排脉动热管每排直管之间横向间距30mm，纵向间距10mm如图2中标注。

图3为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的侧视图：所述加热室5内有导流板10，引导热流体在室内流动。

图4为本实用新型一种位于超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器的透视图，为方便用户直观了解叉排脉动热管的构造。

装置中脉动热管工质充注率为50％，叉排脉动热管11内充注工质的类型按照不同用户所需，根据加热室5的温度不同而选取，相变材料的选择应该选择相变温度低于加热室5的加热工质的温度高于冷凝室2的冷凝工质的温度。据此，用户可根据具体需求选择所需的脉动热管内工质和相变材料。

如上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器，其特征是：所述超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器包括壳体、加热室、蓄热室、冷凝室、叉排脉动热管、第一超声波振子、第二超声波振子、第三超声波振子；所述加热室、蓄热室、冷凝室、叉排脉动热管均处于所述壳体中；所述叉排脉动热管为直管路处交错排布；所述叉排脉动热管在加热室和冷却室内为交错排布的直管和弯管组成；所述叉排脉动热管在蓄热室为交错排布直管组成；第一超声波振子在所述蓄热室左侧；第二超声波振子在所述蓄热室右侧；第三超声波振子在所述蓄热室后侧；第一超声波振子、第二超声波振子、第三超声波振子均与所述蓄热室使用螺栓连接；所述加热室在所述壳体下部，所述蓄热室在所述壳体中部，所述冷凝室在所述壳体上部；所述加热室侧部开两个孔连接管道供加热工质流体进入、排出；所述冷凝室侧部开两个孔连接管道供冷凝工质流体进入、排出；所述蓄热室正方中心处开一个圆孔供相变材料的放入、取出；所述加热室和蓄热室由不锈钢钢板隔开；所述蓄热室和冷凝室由不锈钢钢板隔开。

2.根据权利要求1所述的超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器，其特征是：所述加热室内有导流板，引导热流体在室内流动；所述冷凝室内有导流板，引导冷流体在室内流动。

3.根据权利要求1所述的超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器，其特征是：所述叉排脉动热管管内径为3mm，管外径为4mm；所述叉排脉动热管内部为真空密闭状态，内部充注有流体工质；所述叉排脉动热管每排直管之间横向间距30mm，纵向间距10mm。

4.根据权利要求1所述的超声波场中的叉排脉动热管相变蓄热器，其特征是：所述加热室、蓄热室、冷凝室均使用不锈钢钢板焊接；所述叉排脉动热管直管部分在所述加热室与蓄热室之间的不锈钢钢板和所述蓄热室和冷凝室之间的不锈钢钢板之间打孔穿过。

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