CN219624568U - 一种环肋式三套管相变蓄热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环肋式三套管相变蓄热器，具体涉及相变蓄热领域。该系统包括：换热流体进口，换热流体出口，内管，中间管，外管，相变材料，环形肋片，控制阀，保温材料，外层管道；内管，中间管与外管以同一圆心，半径依次增大形成三套管，相变材料填充于内管与中间管之间的环形空间。换热流体同时流经内管与外层管道区域。环形肋片沿轴向相互交错非均等分布在内管外侧与中间管内侧，将环形空间划分为非完全间隔的纵向腔室。本结构与普通套管式蓄热器相比，增大了流体与相变材料的换热面积，由于在内管与中间管下端固接密度较大的环形肋片，避免了由于自然对流而引起的管内下端相变材料熔化速率慢及蓄热不均匀的问题。达到提高蓄热器蓄热效率、相变材料蓄热更均匀的效果。

Description

一种环肋式三套管相变蓄热器

技术领域

本实用新型属于相变蓄热领域。尤其涉及一种环肋式三套管相变蓄热器利用太阳能或工业余热等进行储能，该蓄热器增大了换热流体与相变材料的换热面积，相变材料蓄热更均匀，蓄热时间更短，提高了相变材料的利用率，加快蓄热效率。

背景技术

太阳能、风能、地热能、生物质能都是环保、清洁的能源，也是满足全球能源需求的潜在候选者。但是大多数可再生能源如太阳能、风能、潮汐能是间歇或循环能源，在时空尺度上供需不匹配。相变蓄热系统作为解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段，是提高能源利用率的重要途径之一。

相变蓄热技术因其具有较高的储热能力并且温度波动较小，能够有效解决能源供需不平衡的问题，是实现太阳能的有效利用，减少工业余热等能量浪费的有效方式。蓄热器是一种将相变材料及换热器装置结合起来的储能换热装置，蓄热器一般有管壳式、板式等结构，传统的相变蓄热器换热面积较小，且由于相变材料自身的特性，相变材料区域的传热系数较小，以及受自然对流的影响，因此仍然存在蓄热时间长、相变材料蓄热熔化不均匀、蓄热效率低等问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本实用新型提出一种环肋式三套管相变蓄热器，通过在三套管结构内加装双侧肋片，增大换热流体与相变材料的换热面积，达到提高蓄热器蓄热效率、相变材料蓄热更均匀的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供一种环肋式三套管相变蓄热器，包括换热流体进口(1)，换热流体出口(2)，内管(3)，中间管(4)，外管(5)，相变材料(6)，环形肋片(7)，控制阀(8)，保温材料(9)，外层管道(10)；所述内管，中间管与外管以同一圆心，半径依次增大形成三套管；所述换热流体进口(1)位于蓄热器下侧，换热流体出口(2)位于蓄热器上侧；所述外层管道(10)为中间管与外管(5)之间的区域。所述换热流体流经内管(3)与外层管道(10)两处区域，所述相变材料(6)封装在内管(3)与中间管(4)之间的环形空间内。所述环形肋片(7)沿轴向相互交错非均等固接在内管外侧与中间管内侧，且两侧的环形肋片位于竖直管体下端的部分布置的个数较多；内管与中间管两侧的环形肋片(7)将相变材料(6)区域划分为非完全间隔的纵向腔室。所述相变材料(6)为固-液相变材料，所述内管(3)，中间管(4)与外管(5)的材料为耐腐蚀金属。所述控制阀(8)设置在换热流体进口(1)与换热流体出口(2)处。为了防止热量的损失，所述外管(5)外设有保温材料(9)。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型具有结构紧凑、加工方便，传热效率较高的特点。采用三套管的结构，换热流体同时流经内管与外层管道两层区域，将增大流体与相变材料的换热面积，并且相变蓄热器自上而下在内管外侧与中间管内侧相互交错布置密度逐渐变大的环形肋片，将进一步强化流体与相变材料之间换热的同时，使得相变材料蓄热更均匀，大大降低了因自然对流引起的下部相变材料熔化速率慢的问题。使其在相变材料的相变温度下，能够较快完成热能的储存，在需要时，利用储存的热能进行后序换热，蓄热效率将大大提高。

附图说明

图1为本实用新型一种环肋式三套管相变蓄热器管道及肋片排列示意图。

图2为本实用新型一种环肋式三套管相变蓄热器整体外形示意图。

图3为本实用新型一种环肋式三套管相变蓄热器剖视图。

图中1-换热流体进口，2-换热流体出口，3-内管，4-中间管，5-外管，6-相变材料，7-环形肋片，8-控制阀，9-保温材料，10-外层管道。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。

本实用新型包括换热流体进口(1)，换热流体出口(2)，内管(3)，中间管(4)，外管(5)，相变材料(6)，环形肋片(7)，控制阀(8)，保温材料(9)，外层管道(10)；所述内管，中间管与外管以同一圆心，半径依次增大形成三套管；所述换热流体进口(1)位于蓄热器下侧，换热流体出口(2)位于蓄热器上侧；所述外层管道(10)为中间管与外管(5)之间的区域。所述换热流体流经内管(3)与外层管道(10)两处区域；所述相变材料(6)封装在内管(3)与中间管(4)之间的环形空间内。所述环形肋片(7)沿轴向相互交错非均等固接在内管外侧与中间管内侧，且两侧的环形肋片位于竖直管体下端的部分布置的个数较多，内管与中间管两侧的环形肋片(7)将相变材料(6)区域划分为非完全间隔的纵向腔室。所述相变材料(6)为固-液相变材料；所述内管(3)，中间管(4)与外管(5)的材料为耐腐蚀金属。所述控制阀(8)设置在换热流体进口(1)与换热流体出口(2)处。为了防止热量的损失，所述外管(5)外设有保温材料(9)。

当高温热流体(来自于太阳能、工业余热等)通过热流体进口管(1)进入相变蓄热器后，将通过内管(3)与外层管道(10)的管壁将热流体的热量传递给相变材料(6)，相变材料(6)将从区域两侧由固态逐渐开始熔化，由于自上而下在内管外侧与中间管内侧相互交错布置密度逐渐变大的环形肋片，使得相变材料(6)由固态变为液态的速度加快，整体熔化更均匀。使热能不断转化为潜热储存在相变材料内，直到固态相变蓄热材料完全转化为液态，此时相变材料中热量的存储容量达到饱和。

当需要热能时，冷流体沿着换热流体进口(1)进入，从换热流体出口(2)流出，此时冷流体通过管壁吸收相变材料中储存的热量，由于自上而下在内管外侧与中间管内侧相互交错布置密度逐渐变大的环形肋片，使得相变材料(6)的放热过程更加均匀。当相变材料放出部分热量后，换热管内壁面的液体逐渐凝固，随着放热量的增加，相变蓄热材料由液态渐变为固态，待全部转变为固态后，不再释放热量。

蓄热和放热过程可重复进行，实现冷、热流体与固-液相变材料之间的高效换热。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种环肋式三套管相变蓄热器，其特征在于，包括换热流体进口（1），换热流体出口（2），内管（3），中间管（4），外管（5），相变材料（6），环形肋片（7），控制阀（8），保温材料（9），外层管道（10）；所述内管，中间管与外管以同一圆心，半径依次增大形成三套管；所述换热流体进口（1）位于蓄热器下侧，换热流体出口（2）位于蓄热器上侧；所述外层管道（10）为中间管与外管（5）之间的区域。

2.根据权利要求1所述的一种环肋式三套管相变蓄热器，其特征在于，所述换热流体流经内管（3）与外层管道（10）两处区域；所述相变材料（6）封装在内管（3）与中间管（4）之间的环形空间内。

3.根据权利要求1所述的一种环肋式三套管相变蓄热器，其特征在于，所述环形肋片（7）沿轴向相互交错非均等固接在内管外侧与中间管内侧，且两侧的环形肋片位于竖直管体下端的部分布置的个数较多；内管与中间管两侧的环形肋片（7）将相变材料（6）区域划分为非完全间隔的纵向腔室。

4.根据权利要求1所述的一种环肋式三套管相变蓄热器，其特征在于，所述相变材料（6）为固-液相变材料；所述内管（3），中间管（4）与外管（5）的材料为耐腐蚀金属。

5.根据权利要求1所述的一种环肋式三套管相变蓄热器，其特征在于，所述控制阀（8）设置在换热流体进口（1）与换热流体出口（2）处。

6.根据权利要求1所述的一种环肋式三套管相变蓄热器，其特征在于，所述外管（5）设有保温材料（9）。