CN220689870U - 一种螺旋折流板相变式蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种螺旋折流板相变式蓄热装置，涉及强化蓄热技术领域。该螺旋折流板相变式蓄热装置，包括撬装式框架和蓄热器，所述蓄热器设置在所述撬装式框架的内部，且所述蓄热器与撬装式框架之间设置有支撑架，所述撬装式框架与蓄热器之间填充有保温材料；所述蓄热器包括蓄热器壳体、连续螺旋折流板、中心套筒、第一蓄热器进出口和第二蓄热器进出口，所述中心套管设置在所述蓄热器壳体中部，所述连续螺旋折流板设置在所述中心套管的外周，所述第一蓄热器进出口与第二蓄热器进出口对称设置在所述蓄热器壳体的两侧。提高整体装置的蓄热能力，实现高效热交换，提高能源的利用效率，并且方便维护和运输。

Description

一种螺旋折流板相变式蓄热装置

技术领域

本申请涉及一种螺旋折流板相变式蓄热装置，属于强化蓄热领域。

背景技术

蓄热器是工业生产中应用于工业余热回收的一种重要设备，蓄热器蓄热性能的好坏，直接影响着整个工业生产的运行效率和综合经济指标，对生产的安全、稳定，长期运行起着重要的作用。

相变储能技术是利用相变材料在熔化和凝固时吸收或释放的热量进行热量储存和再利用的技术。相变储能技术可以解决能量在时间、空间和强度上供求不匹配问题，是提高能源利用率的有效途径。

蓄热器通常由相变材料封装和传热流体管道两部分组成。受自然对流效应影响，现有技术的相变蓄热器普遍存在相变“死区”问题，

将连续螺旋折流板运用到相变蓄热器中，能有效加强壳程流体扰动，专利文献CN212931120U公开了一种套管式六分螺旋折流板相变蓄热器，由于壳程流体的伪螺旋运动，存在壳程流体流动在中心部位发生短路现象；专利文献CN213748041U公开了一种管程壳程串联相变蓄热器，该装置的右端存在壳程流体冲击严重可能导致振动的情况发生。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种螺旋折流板相变式蓄热装置，利于模块化安装，结构稳固，并且提高蓄热能效，有效地提高能源利用率。

本实用新型提供如下方案:

一种螺旋折流板相变式蓄热装置，包括撬装式框架和蓄热器，所述蓄热器设置在所述撬装式框架的内部，且所述蓄热器与撬装式框架之间设置有支撑架，所述撬装式框架与蓄热器之间填充有保温材料，具体的，保温材料优选采用导热系数为0.022～0.033W/(m·K)的聚氨酯硬泡体；

所述蓄热器包括蓄热器壳体、连续螺旋折流板、中心套筒、第一蓄热器进出口和第二蓄热器进出口，所述中心套管设置在所述蓄热器壳体中部，所述连续螺旋折流板设置在所述中心套管的外周，所述第一蓄热器进出口与第二蓄热器进出口对称设置在所述蓄热器壳体的两侧，具体的，所述连续螺旋折流板表面涂覆有疏水涂层。

优选的，所述连续螺旋折流板采用螺旋角为40°的连续螺旋折流板固定在所述蓄热器壳体内。

优选的，所述中心套筒的两侧对称设置有管程，所述管程穿过连续螺旋折流板固定在所述蓄热器壳体的两侧。

优选的，所述中心套筒与所述管程内均填充有蓄热材料，可采用高热导率的混合化合物或者采用掺杂高热导率的材料，优选采用分散式封装方式的46#石蜡。

优选的，所述第一蓄热器进出口包括位于同一侧的第一流体进口与第一流体出口，所述第二蓄热进出口包括位于同一侧第二流体进口和第二流体出口。

优选的，所述第一流体进口与第二流体进口远离所述蓄热器壳体一端穿过所述撬装式框架与外界连通，所述第一流体出口与第二流体出口远离所述蓄热器壳体一端设置在撬装式框架内。

优选的，所述第一流体进口和第二流体进口远离所述蓄热器壳体一端，与所述第一流体出口与第二流体出口远离所述蓄热器壳体一端相适配。

优选的，所述第一流体进口与第二流体出口位于所述蓄热器壳体的对侧，所述第一流体出口与第二流体进口位于所述蓄热器壳体的对侧。

优选的，所述蓄热器为箱体式结构。

优选的，所述撬装式结构外侧设置有叉车孔。

本申请能产生的有益效果包括但不限于：

1.本申请所提供的一种螺旋折流板相变式蓄热装置，具有采用螺旋角为40°的连续螺旋折流板固定在蓄热器壳体内，可以增加热量传递的路径和接触面积，提高热量传递效率，从而增强蓄热器的蓄热能力，有利于壳程流体形成螺旋流动，增强的换热性能，且能够抑制污垢的积累。

2.本申请所提供的一种螺旋折流板相变式蓄热装置，具有中心套筒与所述管程内均填充有蓄热材料，可以增加装置的蓄热容量，使得装置能够存储更多的热能，并且可以使得热量在装置内部更均匀地分布，避免温度不均匀导致的热量损失。

3.本申请所提供的一种螺旋折流板相变式蓄热装置，具有撬装式框架与蓄热器之间填充保温材料，提高保温性能，撬装式结构外侧设置叉车孔，方便搬运和安装。

4.本申请所提供的一种螺旋折流板相变式蓄热装置，所述第一流体进口和第二流体进口远离所述蓄热器壳体一端，与所述第一流体出口与第二流体出口远离所述蓄热器壳体一端相适配，以便多个蓄热器进行串联或并联，实现快速扩容。可根据相变材料和载热流体的温度区间，进行能量逐级存储，便于蓄放热过程的梯级利用，有效地满足各单位的用能需要，而不增加能源消耗，极大地提高能源利用率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一种螺旋折流板相变式蓄热装置框架示意图；

图2为本申请一种螺旋折流板相变式蓄热装置的蓄热器结构内部示意图；

图3为本申请一种螺旋折流板相变式蓄热装置的侧视图；

图4为本申请一种螺旋折流板相变式蓄热装置并联示意图。

部件和附图标记列表：

1撬装式框架、2蓄热器、3蓄热器壳体、4、连续螺旋折流板、5中心套管、6第一流体进口、7第一流体出口、8第二流体进口、9第二流体出口、10保温材料、11管程、12叉车孔、13支撑架。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1-3所示，一种螺旋折流板相变式蓄热装置，包括撬装式框架1和蓄热器2，蓄热器2设置在撬装式框架1的内部，且蓄热器2与撬装式框架1之间设置有支撑架13，为蓄热器2提供支撑，撬装式框架1与蓄热器2之间填充有保温材料10，具体的，保温材料10优选采用导热系数为0.022～0.033W/(m·K)的聚氨酯硬泡体，可以减少热量的散失，提高蓄热器2的保温性能；

具体的，蓄热器2包括蓄热器壳体3、连续螺旋折流板4、中心套筒、第一蓄热器2进出口和第二蓄热器2进出口，中心套管5设置在蓄热器壳体3中部，连续螺旋折流板4设置在中心套管5的外周，连续螺旋折流板4的设置可以增加热量传递的路径和接触面积，中心套管5为连续螺旋折流板4提供支撑，保持结构稳固，第一蓄热器2进出口与第二蓄热器2进出口对称设置在蓄热器壳体3的两侧，方便流体的进出，实现热量的传输和循环，提高流体的流动性和热量传递效率，具体的，连续螺旋折流板4表面涂覆有疏水涂层，有效防止壳程流体的污垢残留。

作为一种实施方式，连续螺旋折流板4采用螺旋角为40°的连续螺旋折流板4固定在蓄热器壳体3内，连续螺旋折流板44的设计可以增加热量传递的路径和接触面积。螺旋角为40°的设计可以使热量在蓄热器2内部进行更多次的反射和折射，从而增强热量传递效果；通过增加热量传递路径和接触面积，热量可以更充分地传递给蓄热介质，提高热量传递效率；螺旋角为40°的设计可以增加流体在蓄热器2内部的流动速度和湍流效应，湍流效应可以增加热量传递的速率，进一步提高热量传递效率。

作为一种实施方式，中心套筒的两侧对称设置有管程11，管程11穿过连续螺旋折流板4固定在蓄热器壳体3的两侧，管程11的固定和对称设置能够增强蓄热器2的结构稳定性，减少振动和变形，提高装置的使用寿命和可靠性，管程11穿过连续螺旋折流板4，使得流体在蓄热器2内部进行多次循环，增加了热量传递的表面积和路径长度，从而提高了热交换效果。

作为一种实施方式，中心套筒与管程11内均填充有蓄热材料，可采用高热导率的混合化合物或者采用掺杂高热导率的材料，优选采用分散式封装方式的46#石蜡，可以增加装置的蓄热容量，使得装置能够存储更多的热量，蓄热材料填充在中心套筒和管程11内，可以提高热传导效率，使得装置更高效地进行热能传递。

作为一种实施方式，第一蓄热器2进出口包括位于同一侧的第一流体进口6与第一流体出口7，第二蓄热进出口包括位于同一侧第二流体进口8和第二流体出口9，第一流体进口6、第二流体进口8用于引入热源流体，第一流体出口7、第二流体出口9用于排出已经被加热的流体，热源流体随连续螺旋折流板4方向前进，热量被管程11与中心套管5内的蓄热材料吸收。这样可以实现流体在蓄热器2内部的循环，从而实现热量的传递和储存。

作为一种实施方式，第一流体进口6与第二流体进口8远离蓄热器壳体3一端穿过撬装式框架1与外界连通，第一流体出口7与第二流体出口9远离蓄热器壳体3一端设置在撬装式框架1内，流体进口与流体出口可以根据需要灵活地与外部系统连接，使系统更加灵活可调。

如图4所示，作为一种实施方式，第一流体进口6和第二流体进口8远离蓄热器壳体3一端，与第一流体出口7与第二流体出口9远离蓄热器壳体3一端相适配，以便多个蓄热器2进行串联或并联，实现快速扩容。可根据相变材料和载热流体的温度区间，进行能量逐级存储，便于蓄放热过程的梯级利用，有效地满足各单位的用能需要，而不增加能源消耗，极大地提高能源利用率。

作为一种实施方式，第一流体进口6与第二流体出口9位于蓄热器壳体3的对侧，第一流体出口7与第二流体进口8位于蓄热器壳体3的对侧，有助于优化热交换效果，提高热能的传递效率。

作为一种实施方式，蓄热器2为箱体式结构，以便于对内部进行检修和维护，箱体式结构通常具有良好的隔热性能，可以帮助保持内部的热量，可以减少热量的损失并提高热量的储存效率。

作为一种实施方式，撬装式结构外侧设置有叉车孔12，撬装式结构通常由预制的构件组成，可以快速、简便地进行组装。这种结构可以减少施工时间和人力成本，叉车孔12的设置用于方便使用叉车或其他搬运设备进行搬运和安装。这样可以简化蓄热器2的运输和安装过程，提高施工效率。

作为另一种实施方式，本申请提供了一种螺旋折流板相变式蓄热装置的串联方法，第一流体出口7与需要相连装置的第二流体入口相连，第一流体入口与需要相连装置的第二流体出口9相连，这样可以实现流体在多个蓄热器2内部的循环，从而实现热量的传递和储存。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，包括撬装式框架和蓄热器，所述蓄热器设置在所述撬装式框架的内部，且所述蓄热器与撬装式框架之间设置有支撑架，所述撬装式框架与蓄热器之间填充有保温材料；

所述蓄热器包括蓄热器壳体、连续螺旋折流板、中心套管、第一蓄热器进出口和第二蓄热器进出口，所述中心套管设置在所述蓄热器壳体中部，所述连续螺旋折流板设置在所述中心套管的外周，所述第一蓄热器进出口与第二蓄热器进出口对称设置在所述蓄热器壳体的两侧。

2.如权利要求1所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述连续螺旋折流板采用螺旋角为40°的连续螺旋折流板固定在所述蓄热器壳体内。

3.如权利要求1所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述中心套管的两侧对称设置有管程，所述管程穿过连续螺旋折流板固定在所述蓄热器壳体的两侧。

4.如权利要求3所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述中心套管与所述管程内均填充有蓄热材料。

5.如权利要求1所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述第一蓄热器进出口包括位于同一侧的第一流体进口与第一流体出口，所述第二蓄热器进出口包括位于同一侧第二流体进口和第二流体出口。

6.如权利要求5所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述第一流体进口与第二流体进口远离所述蓄热器壳体一端穿过所述撬装式框架与外界连通，所述第一流体出口与第二流体出口远离所述蓄热器壳体一端设置在撬装式框架内。

7.如权利要求6所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述第一流体进口和第二流体进口远离所述蓄热器壳体一端，与所述第一流体出口与第二流体出口远离所述蓄热器壳体一端相适配。

8.如权利要求6所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述第一流体进口与第二流体出口位于所述蓄热器壳体的对侧，所述第一流体出口与第二流体进口位于所述蓄热器壳体的对侧。

9.如权利要求1所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述蓄热器为箱体式结构。

10.如权利要求1所述的螺旋折流板相变式蓄热装置，其特征在于，所述撬装式结构外侧设置有叉车孔。