DE112020005402T5 - Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Niedertemperaturtechnologie und stellt eine Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr zur Verfügung, umfassend ein Einlassrohr, ein Auslassrohr, eine Rohrplatte, eine Prallplatte, ein Wirbelrohr, einen Rohrkörper, ein Mittelrohr, einen Stützrahmen, einen Verschlusskopf und einen Sattel, wobei die Rohrplatte mit dem Rohrkörper fest verbunden ist, und wobei am unteren Ende und in der Mitte der Rohrplatte jeweils eine Öffnung vorgesehen ist, und wobei das Einlassrohr und das Auslassrohr jeweils mit den Öffnungen am unteren Ende und in der Mitte der Rohrplatte verbunden sind, und wobei die Prallplatte und das Wirbelrohr an dem Mittelrohr installiert sind, und wobei ein Ende des Mittelrohrs an der Rohrplatte befestigt und das andere Ende in den mit dem Rohrkörper verbundenen Stützrahmen eingeführt ist, und wobei der Verschlusskopf mit dem Rohrkörper verbunden und auf einer zu dem Einlassrohr und dem Auslassrohr gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und wobei der Sattel unterhalb des Rohrkörpers angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung hat eine kompakte Struktur und eine bequeme Herstellung; das verwendete Wirbelrohr kann die Wärmeübertragung verstärken, gleichzeitig weist es einen guten Kältespeichereffekt und einen breiten Einsatzbereich auf.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Niedertemperaturtechnologie und kann für öffentliche Gebäude, Klimaanlagen-Kältespeicher, Kühltransport und dergleichen verwendet werden und betrifft insbesondere eine Kälteenergiespeichervorrichtung für ein NiedertemperaturFluid.
  • STAND DER TECHNIK
  • Mit der rasanten Entwicklung der Industrialisierung sind Energieprobleme allmählich zu einem Schlüsselfaktor geworden, der die wirtschaftliche Entwicklung einschränkt. Die effiziente Speicherung von Energie ist zu einem Schlüsselproblem geworden, das in der Industrie dringend gelöst werden muss. Die Kältespeichertechnologie speichert die durch die Zustandsänderung des Arbeitsmediums freigesetzte fühlbare Wärme oder latente Wärme, um den Widerspruch der ungleichmäßigen Energieverteilung in Zeit und Raum zu lösen, und wird schon in verschiedenen Bereichen der Volkswirtschaft weit verbreitet.
  • Gegenwärtig sind die meisten bestehenden Kältespeichervorrichtungen hauptsächlich Eisspeicher- und Wasserenergiespeichervorrichtungen. Diese Vorrichtungen verfügt über ein komplexes System, einen hohen Platzbedarf, eine kurze Lebensdauer, eine geringe Effizienz und einen geringen wirtschaftlichen Nutzen und unterstehen großen Beschränkungen. Die Vorrichtung nutzt die latente Wärme des Phasenübergangs des Materials zur Kältespeicherung und hat die Vorteile einer hohen Energiespeicherdichte, einer konstanten Temperatur und eines hohen thermischen Wirkungsgrades. Da gleichzeitig die Energiespeicherdichte des Phasenübergangsmaterials deutlich höher als die des Speichersystems der fühlbaren Wärme für Wasser, hat die Vorrichtung eine kompakte Struktur und einen geringen Wärmeverlust und große Anwendungsaussichten.
  • INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Hinsichtlich der Mängel im Stand der Technik stellt die vorliegende Erfindung eine Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr zur Verfügung, die effizient und zuverlässig ist und über den Vorteil verfügt, dass unter Einfluss durch die Prallplatte das Niedertemperaturfluid, wenn es in der Gehäuseseite strömt, periodisch seine Richtung entlang der axialen Richtung, wodurch der Turbulenzgrad und der Wärmeaustauschkoeffizient erhöht werden. Gleichzeitig wird das Phasenübergangsmaterial in einem Wirbelrohr mit kompakter Struktur gespeichert, was die Eigenschaften einer großen Füllkapazität aufweist. Die spezielle Wirbelstruktur erzeugt auch eine Sekundärströmung des internen Fluides und verstärkt den Wärmeaustausch zwischen dem Fluid in dem Rohr und der Rohrwand. Darüber hinaus hat das Phasenübergangsmaterial breite Quellen, eine große latente Phasenübergangswärme, eine gute thermische und chemische Stabilität und sind umweltfreundlich, sicher und zuverlässig und können mehrmals wiederverwendet werden.
  • Um die obigen technischen Probleme zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung: eine Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr, umfassend ein Einlassrohr, ein Auslassrohr, eine Rohrplatte, eine Prallplatte, ein Wirbelrohr, einen Rohrkörper, ein Mittelrohr, einen Stützrahmen, einen Verschlusskopf und einen Sattel, wobei die Rohrplatte mit dem Rohrkörper fest verbunden ist, und wobei am unteren Ende und in der Mitte der Rohrplatte jeweils eine Öffnung vorgesehen ist, und wobei das Einlassrohr und das Auslassrohr jeweils mit den Öffnungen am unteren Ende und in der Mitte der Rohrplatte verbunden sind, und wobei die Prallplatte und das Wirbelrohr an dem Mittelrohr installiert sind, und wobei ein Ende des Mittelrohrs an der Rohrplatte befestigt und das andere Ende in den mit dem Rohrkörper verbundenen Stützrahmen eingeführt ist, und wobei der Verschlusskopf mit dem Rohrkörper verbunden und auf einer zu dem Einlassrohr und dem Auslassrohr gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und wobei der Sattel unterhalb des Rohrkörpers angeordnet ist.
  • Zwischen einer Prallplatte und einer Prallplatte sind mehrere Wirbelrohre installiert, deren Anzahl entsprechend der tatsächlichen Kältespeicherkapazität bestimmt werden kann; die Prallplatte kann die Strömungsrichtung des Niedertemperaturfluides in der Gehäuseseite ändern und die Wärmeübertragung verstärken; die Prallplatte ist in der Mitte mit einer Öffnung versehen und als Ganzes bogen- oder scheiben- und ringförmig ausgebildet; der Abstand der Prallplatten kann entsprechend den Eigenschaften des Mediums, der Durchflussrate und der Größe der Vorrichtung bestimmt werden und ist in der Regel nicht kleiner als ein Fünftel der Länge des Rohrs, und die Größe der Öffnung in der Mitte wird entsprechend dem Durchmesser des Mittelrohrs bestimmt. Das Mittelrohr kann ein Einzelrohr oder eine Doppelrohrstruktur sein; wenn das Mittelrohr eine Doppelrohrstruktur ist, umfasst es hauptsächlich ein Außenrohr, ein Innenrohr, eine ringförmige Rohrplatte und Rippen, die zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr verschachtelt sind; und der Raum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ist mit einem Phasenübergangsmaterial gefüllt.
  • Die Rippen können kreisförmige Rippen, spiralförmige Rippen, gewellte Rippen, Nadelrippen usw. sein.
  • Der Stützrahmen besteht aus einer Hülse und einer Stützrippenplatte, wobei die Anzahl der Rippenplatten entsprechend der tatsächlichen Situation bestimmt werden kann, und wobei der Durchmesser der Hülse etwas größer als der Durchmesser des Mittelrohrs ist.
  • Das Wirbelrohr besteht aus einem Unterlegstreifen, einem Unterlegring, einem Stützring, einem Basisunterlegstreifen und einem Schlangenrohr.
  • Bevorzugt kann der Außendurchmesser des Schlangenrohrs Φ19 mm, Φ25 mm, Φ32 mm und andere übliche Wärmetauscherrohrgrößen sein.
  • Der Unterlegring wird zwischen den Windungen des Schlangenrohrs punktgeschweißt, wobei die Dicke des Unterlegrings entsprechend der tatsächlichen Situation bestimmt werden kann und im Allgemeinen 1-5 mm beträgt.
  • Der Innenkreis des Schlangenrohrs wird durch 4 Unterlegringe gleichmäßig befestigt und auf dem Stützring punktgeschweißt, und dann wird der Unterlegring ausgehend von dieser Basis in radialer Richtung von einem Kreis zu einem anderen verschweißt; nachdem das Schlangenrohr für mehrere Windungen gewickelt war, werden die Unterlegstreifen gleichmäßig entlang der Umfangsrichtung zwischen den Unterlegringen hinzugefügt und als zusätzliche Basis verwendet, die Unterlegringe werden ab der nächsten Windung kontinuierlich verschweißt, und die Unterlegringe werden schließlich entlang der Ebene stufenweise zunehmend radial verteilt.
  • Die Position und Anzahl der anfänglich hinzugefügten Unterlegstreifen können entsprechend der Gesamtgröße des Wirbelrohrs bestimmt werden; die Unterlegstreifen sind gerade ausgebildet und haben die gleiche Dicke wie die Unterlegringe.
  • Der Innendurchmesser des Stützrings ist gleich wie der Außendurchmesser des Mittelrohrs; wobei die Dicke des Stützrings der des Unterlegrings entspricht und die Länge etwas größer als der Außendurchmesser des Schlangenrohrs ist.
  • Der Spalt zwischen dem Stützring und dem Innenkreis des Schlangenrohrs muss mit einem Basisunterlegstreifen ausgekleidet werden, wobei die Dicke des Basisunterlegstreifens in Kombination mit dem Außendurchmesser des Schlangenrohrs bestimmt werden muss.
  • Das Phasenübergangsmaterial in dem Schlangenrohr wird gemäß dem Temperaturbereich der Anwendung ausgewählt und kann ein organisches oder anorganisches Phasenübergangsmaterial oder ein zusammengesetztes Phasenübergangsmaterial sein.
  • Bevorzugt ist das Phasenübergangsmaterial in dem Schlangenrohr hauptsächlich ein organisches Phasenübergangsmaterial wie Octansäure, Nonansäure, Decansäure, Dodecanol, tert.-Amylalkohol, Ethylenglycol, n-Dodecan, n-Tetradecan, n-Pentadecan, n-Decan oder ein anorganisches Phasenübergangsmaterial wie NaSO · HO und GeSbTe, und es kann auch ein zusammengesetztes Phasenübergangsmaterial sein, das aus zwei oder mehr als zwei von den obigen Materialien besteht.
  • Das Fluid in der Gehäuseseite ist ein Niedertemperaturfluid, und seine Einlasstemperatur ist niedriger als die Phasenübergangstemperatur des Phasenübergangsmaterials in dem Schlangenrohr.
  • Bevorzugt kann das Niedertemperaturfluidmedium Ammoniak, Methan, Stickstoff usw. sein. Die Außenwand des Rohrkörpers ist mit einer Wärmedämmschicht aus Wärmedämmstoffen umhüllt.
  • Das Rohrmaterial des Schlangenrohrs und das Plattenmaterial der Prallplatte können unterschiedlich sein, und das Sortiment umfasst Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Stahl und Stahllegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen und andere Spezialmetalle.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende ausgeprägte Vorteile:
    1. 1. im Vergleich zu anderen Kältespeichermedien haben Latentwärme-Phasenübergangsmaterialien eine hohe Kältespeicherdichte, eine geeignete Kältespeichertemperatur und eine gute Anpassungsfähigkeit an die Änderungen der Kühllast; im selben Temperaturbereich ist seine Kältespeicherkapazität größer als die fühlbare Wärme von Wasser, im Vergleich zu der Eiskältespeicherung hat es die Vorteile, dass das Phasenübergangsmaterial breite Quellen, eine gute thermische und chemische Stabilität hat, sicher und zuverlässig sind und mehrmals wiederverwendet werden können;
    2. 2. das Wirbelrohr hat eine kompakte Struktur und ist leicht zu installieren, im Vergleich zum herkömmlichen Rundrohrweist es eine große Füllkapazität und Wärmeaustauschfläche auf, und die spezielle Struktur erzeugt auch eine Sekundärströmung im Inneren, um den Wärmeaustausch zwischen dem Fluid in dem Rohr und der Rohrwand zu verstärken und die Ausnutzungsrate der Kühlkapazität zu erhöhen;
    3. 3. die Vorrichtung hat eine einfache Struktur und eine bequeme Herstellung; eine nahe an dem Verschlusskopf liegende Seite des Mittelrohrs ist in den Stützrahmen eingeführt, was eine abnehmbare Struktur darstellt, so dass das Mittelrohr leicht ins Gehäuse eingesteckt oder aus dem Gehäuse herausgezogen werden kann; wenn gleichzeitig die Temperaturdifferenz zwischen dem Phasenübergangsmaterial und dem Niedertemperaturfluid relativ groß ist, kann sich das Mittelrohr in axialer Richtung frei ausdehnen und zusammenziehen, wodurch die Temperaturdifferenzspannung vollständig eliminiert wird;
    4. 4. in der Vorrichtung ist eine Prallplatte installiert, die die Strömungsrichtung des Fluides steuern kann, so dass das Fluid kontinuierlich entlang der axialen Richtung mit geänderter Richtung fließen kann, was den Turbulenzgrad weiter erhöhen und den Wärme Wärmeaustauschkoeffizienten erhöhen kann;
    5. 5. die Schlangenrohrgruppe kann während der Installation als Einheit verwendet werden, was für die Installation bequem ist, gleichzeitig kann die Anzahl der benötigten Schlangenrohre entsprechend dem tatsächlichen Bedarf an Kältespeicherkapazität erhöht oder reduziert werden, was einen großen Einsatzbereich hat;
    6. 6. das verfügbare Rohrmaterial und Plattenmaterial haben breite Quellen und umfassen hauptsächlich Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Stahl und Stahllegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen und andere Spezialmetalle;
    7. 7. das Niedertemperaturfluid tritt von dem Einlassrohr ein, nachdem es sich entlang der axialen Richtung mit geänderter Richtung bewegt hat, fließt es durch eine nahe an der Verschlusskopfseite liegende Öffnung des Mittelrohrs zurück und wird schließlich aus dem Auslassrohr abgelassen, was die Wärmeaustauschzeit zwischen dem Niedertemperaturfluid und dem Phasenübergangsmaterial in der Kältespeichervorrichtung erheblich verlängert;
    8. 8. zwischen den Windungen des Schlangenrohrs wird der Unterlegring zum Schweißen verwendet, einerseits kann das Schlangenrohr als Ganzes befestigt werden, andererseits kann durch die Einstellung der Dicke des Unterlegrings der Abstand zwischen den benachbarten Schlangenrohren gesteuert werden, was ein effektives Mittel zum Steuern der Gewindeteilung und des Abstandes der Schlangenrohre darstellt.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Draufsicht einer Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt eine schematische Strukturansicht einer Prallplatte in der Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Mittelrohr als Doppelrohrstruktur ausgebildet ist.
    • 5 zeigt eine schematische Strukturansicht eines Stützrahmens der Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 6 zeigt eine schematische Strukturansicht eines Wirbelrohrs der Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 7 zeigt ein schematisches Diagramm eines Unterlegrings der Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Einlassrohr
    2
    Auslassrohr
    3
    Rohrplatte
    4
    Prallplatte
    5
    Wirbelrohr
    6
    Rohrkörper
    7
    Mittelrohr
    8
    Stützrahmen
    9
    Verschlusskopf
    10
    Sattel
    11
    Außenrohr
    12
    Innenrohr
    13
    Ringförmige Rohrplatte
    14
    Rippe
    15
    Hülse
    16
    Rippenplatte
    17
    Unterlegstreifen
    18
    Unterlegring
    19
    Stützring
    20
    Basisunterlegstreifen
    21
    Schlangenrohr
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Zusammenhang mit den Zeichnungen in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die technischen Lösungen in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Folgenden klar und vollständig erläutert. Diese Zeichnungen sind alle vereinfachte schematische Diagramme und veranschaulichen nur schematisch die Grundstruktur der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst eine Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Einlassrohr 1, ein Auslassrohr 2, eine Rohrplatte 3, einen Rohrkörper 6, ein Mittelrohr 7, einen Stützrahmen 8, einen Verschlusskopf 9 und einen Sattel 10 sowie eine Prallplatte 4 und ein Wirbelrohr 5, die an dem Mittelrohr 7 installiert sind; zwischen der Prallplatte 4 und der Prallplatte 4 sind mehrere Wirbelrohre 5 installiert, deren Anzahl entsprechend der tatsächlichen Kältespeicherkapazität bestimmt werden kann; die Prallplatte 4 kann die Strömungsrichtung des Niedertemperaturfluides in der Gehäuseseite ändern und die Wärmeübertragung verstärken; die Rohrplatte 3 ist mit dem Rohrkörper 6 geschweißt, und das untere Ende und die Mitte der Rohrplatte 3 sind jeweils mit einer Öffnung versehen, darüber hinaus sind ein Einlassrohr 1 und ein Auslassrohr 2 zum Einlass und Auslass des Niedertemperaturfluides geschweißt; das Niedertemperaturfluidmedium kann Methan, Ammoniak, Stickstoff usw. sein, und seine Einlasstemperatur ist niedriger als die Phasenübergangstemperatur des Phasenübergangsmaterials in dem Schlangenrohr 21 ;ein Ende des Mittelrohrs 7 ist an der Rohrplatte 3 befestigt, während das andere Ende in den mit dem Rohrkörper 6 geschweißten Stützrahmen 8 eingeführt ist; das Mittelrohr 7 kann ein Einzelrohr oder eine Doppelrohrstruktur sein;
    wie in 3 dargestellt, ist die Prallplatte 4 in der Mitte mit einer Öffnung versehen und als Ganzes bogen- oder scheiben- und ringförmig ausgebildet; der Abstand der Prallplatten 4 kann entsprechend den Eigenschaften des Mediums, der Durchflussrate und der Größe der Vorrichtung bestimmt werden und ist in der Regel nicht kleiner als ein Fünftel der Länge des Rohrs, und die Größe der Öffnung in der Mitte kann entsprechend dem Durchmesser des Mittelrohrs 7 bestimmt werden; die Außenwand des Rohrkörpers 6 ist mit einer Wärmedämmschicht aus Wärmedämmstoffen umhüllt.
  • Wie in 4 dargestellt, umfasst das Mittelrohr 7, wenn es eine Doppelrohrstruktur ist, hauptsächlich ein Außenrohr 11, ein Innenrohr 12, eine ringförmige Rohrplatte 13 und Rippen 14, die zwischen dem Innenrohr 12 und dem Außenrohr 11 verschachtelt sind, und der Raum zwischen dem Innenrohr 12 und dem Außenrohr 11 ist mit einem Phasenübergangsmaterial gefüllt, die Rippen 14 können kreisförmige Rippen, spiralförmige Rippen, gewellte Rippen, Nadelrippen usw. sein; das Niedertemperaturfluid fließt durch das Mittelrohr 7 zurück, was die Wärmeaustauschzeit mit dem Phasenübergangsmaterial in der Kältespeichervorrichtung erheblich verlängert, um den Wärmeaustauschwirkungsgrad zu erhöhen;
  • Wie in 5 dargestellt, besteht der Stützrahmen aus einer Hülse 15 und einer Stützrippenplatte 16, wobei die Anzahl der Rippenplatten 16 entsprechend der tatsächlichen Situation bestimmt werden kann, und wobei der Durchmesser der Hülse 15 etwas größer als der Durchmesser des Mittelrohrs 7 ist; und wobei die Stützrippenplatte 16 an dem Rohrkörper 6 geschweißt ist, um das Mittelrohr 7 zu stützen; eine nahe an dem Verschlusskopf 9 liegende Seite des Mittelrohrs 7 ist an der Hülse 15 aufgesetzt, was eine abnehmbare Struktur darstellt, so dass das Mittelrohr leicht ins Gehäuse eingesteckt oder aus dem Gehäuse herausgezogen werden kann; wenn gleichzeitig die Temperaturdifferenz zwischen dem Phasenübergangsmaterial und dem Niedertemperaturfluid relativ groß ist, kann sich das Mittelrohr 7 in axialer Richtung frei ausdehnen und zusammenziehen, wodurch die Temperaturdifferenzspannung vollständig eliminiert wird.
  • Wie in 6 und 7 dargestellt, besteht das Wirbelrohr 5 aus einem Unterlegstreifen 17, einem Unterlegring 18, einem Stützring 19, einem Basisunterlegstreifen 20 und einem Schlangenrohr 21. Der Außendurchmesser des Schlangenrohrs 21 kann Φ19 mm, Φ25 mm, Φ32 mm und andere übliche Wärmetauscherrohrgrößen sein; das Schlangenrohr 21 ist an den beiden Enden abgedichtet und enthält im Inneren ein Phasenübergangsmaterial; das Phasenübergangsmaterial kann gemäß dem Temperaturbereich der Anwendung ausgewählt werden und umfasst hauptsächlich ein organisches Phasenübergangsmaterial wie Octansäure, Nonansäure, Decansäure, Dodecanol, tert.-Amylalkohol, Ethylenglycol, n-Dodecan, n-Tetradecan, n-Pentadecan, n-Decan oder ein anorganisches Phasenübergangsmaterial wie Na2SO4· 10H2O und Ge1Sb2Te4, und es kann auch ein zusammengesetztes Phasenübergangsmaterial sein, das aus zwei oder mehr als zwei von den obigen Materialien besteht; das Phasenübergangsmaterial hat eine hohe Kältespeicherdichte, eine geeignete Kältespeichertemperatur und eine gute Anpassungsfähigkeit an die Änderungen der Kühllast, und weist eine gute thermische und chemische Stabilität auf, sind sicher und zuverlässig und können mehrmals wiederverwendet werden; der Unterlegring 18 wird zwischen den Windungen des Schlangenrohrs 21 geschweißt, wobei die Dicke des Unterlegrings 18 entsprechend der tatsächlichen Situation bestimmt werden kann und im Allgemeinen 1-5 mm beträgt.
    der Innenkreis des Schlangenrohrs 21 wird durch 4 Unterlegringe 18 gleichmäßig befestigt und an dem Stützring 19 punktgeschweißt, und dann wird der Unterlegring 18 ausgehend von dieser Basis in radialer Richtung von einem Kreis zu einem anderen verschweißt; nachdem das Schlangenrohr 21 für mehrere Windungen gewickelt war, werden die Unterlegstreifen 17 gleichmäßig zwischen den Unterlegringen 18 hinzugefügt und als zusätzliche Basis verwendet, die Unterlegringe 18 werden ab der nächsten Windung kontinuierlich punktgeschweißt, und die Unterlegringe 18 werden schließlich entlang der Ebene stufenweise zunehmend radial verteilt; die Position und Anzahl der hinzugefügten Unterlegstreifen 17 können entsprechend der Gesamtgröße des Wirbelrohrs 5 bestimmt werden; die Unterlegstreifen 17 sind gerade und haben die gleiche Dicke wie die Unterlegringe 18;der Innendurchmesser des Stützrings 19 ist gleich wie der Außendurchmesser des Mittelrohrs 7; wobei die Dicke des Stützrings der des Unterlegrings 18 entspricht und die Länge etwas größer als der Außendurchmesser des Schlangenrohrs 21 ist; der Spalt zwischen dem Stützring 19 und dem Innenkreis des Schlangenrohrs 21 muss mit einem Basisunterlegstreifen 20 ausgekleidet werden, wobei die Dicke des Basisunterlegstreifens 20 in Kombination mit dem Außendurchmesser des Schlangenrohrs 21 bestimmt werden muss; das Rohrmaterial und das Plattenmaterial können unterschiedlich sein, und das Sortiment umfasst Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Stahl und Stahllegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen und andere Spezialmetalle.
  • Die Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine kompakte Struktur, ist effizient und zuverlässig und weist einen großen Einsatzbereich auf. Wenn das Niedertemperaturfluid in der Gehäuseseite strömt, ändert es unter Einfluss durch die Prallplatte periodisch seine Richtung, wodurch der Turbulenzgrad und der Wärmeaustauschkoeffizient erhöht werden. Gleichzeitig kann die spezielle Struktur des Wirbelrohrs einerseits die Füllkapazität des Phasenübergangsmaterials erhöhen und andererseits eine Sekundärströmung des internen Fluides erzeugen, um den Wärmeaustausch zwischen dem Fluid in dem Rohr und der Rohrwand zu verstärken. Darüber hinaus fließt das Niedertemperaturfluid durch das Mittelrohr zurück, was die Wärmeaustauschzeit mit dem Phasenübergangsmaterial in der Kältespeichervorrichtung erheblich verlängert, um den Wärmeaustauschwirkungsgrad zu erhöhen.
  • Oben werden nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert, darauf wird die vorliegende Erfindung auf keine Weise beschränkt, und alle auf der Grundlage der technischen Essenz der vorliegenden Erfindung durchgeführten einfache Modifikationen, Änderungen und äquivalenten Strukturumwandlungen für die obigen Ausführungsbeispiele sollten als von dem Umfang der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden.

Claims (10)

  1. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Einlassrohr (1), ein Auslassrohr (2), eine Rohrplatte (3), eine Prallplatte (4), ein Wirbelrohr (5), einen Rohrkörper (6), ein Mittelrohr (7), einen Stützrahmen (8), einen Verschlusskopf (9) und einen Sattel (10) umfasst, wobei die Rohrplatte (3) mit dem Rohrkörper (6) fest verbunden ist, und wobei am unteren Ende und in der Mitte der Rohrplatte (3) jeweils eine Öffnung vorgesehen ist, und wobei das Einlassrohr (1) und das Auslassrohr (2) jeweils mit den Öffnungen am unteren Ende und in der Mitte der Rohrplatte (3) verbunden sind, und wobei die Prallplatte (4) und das Wirbelrohr (5) an dem Mittelrohr (7) installiert sind, und wobei ein Ende des Mittelrohrs (7) an der Rohrplatte (3) befestigt und das andere Ende in den mit dem Rohrkörper (6) verbundenen Stützrahmen (8) eingeführt ist, und wobei der Verschlusskopf (9) mit dem Rohrkörper (6) verbunden und auf einer zu dem Einlassrohr (1) und dem Auslassrohr (2) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und wobei der Sattel (10) unterhalb des Rohrkörpers (6) angeordnet ist.
  2. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatten (4) in einer Anzahl von N bereitgestellt sind, wobei N≥2 ist, und wobei zwischen alle zwei Prallplatten (4) M Wirbelrohre (5) installiert sind, und wobei M≥4 ist; und wobei die Prallplatte (4) in der Mitte mit einer Öffnung versehen und als Ganzes bogen- oder scheiben- und ringförmig ausgebildet ist; und wobei die Größe der Öffnung in der Mitte entsprechend dem Durchmesser des Mittelrohrs (7) bestimmt wird.
  3. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelrohr (5) aus einem Unterlegstreifen (17), einem Unterlegring (18), einem Stützring (19) und einem Schlangenrohr (21) besteht, wobei der Unterlegring (18) zwischen den Windungen des Schlangenrohrs (21) geschweißt ist, und wobei an dem Innenkreis des Schlangenrohrs (21) 4 Unterlegringe (18) gleichmäßig verteilt und fest angeordnet sind, und wobei der Innenkreis an dem Stützring (19) punktgeschweißt ist, und wobei zwischen den Unterlegringen (18) die Unterlegstreifen (17) gleichmäßig entlang der Umfangsrichtung verteilt sind, und wobei die Unterlegringe (18) schließlich entlang der Ebene stufenweise zunehmend radial verteilt sind, und wobei die Dicke des Unterlegrings (18) 1-5 mm beträgt.
  4. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlangenrohr (21) an den beiden Enden abgedichtet ist und im Inneren ein Phasenübergangsmaterial enthält; wobei der Spalt zwischen dem Stützring (19) und dem Innenkreis des Schlangenrohrs (21) mit einem Basisunterlegstreifen (20) ausgekleidet ist, und wobei die Dicke des Basisunterlegstreifens (20) an den Außendurchmesser des Schlangenrohrs (21) angepasst ist; und wobei der Unterlegstreifen (17) gerade ausgebildet ist, und wobei der Innendurchmesser des Stützrings (19) gleich wie der Außendurchmesser des Mittelrohrs (7) ist; und wobei die Dicke des Stützrings (19) gleich wie die des Unterlegstreifens (17) und des Unterlegrings (18) und die Länge etwas größer als der Außendurchmesser des Schlangenrohrs (21) ist.
  5. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelrohr (7) ein Einzelrohr oder eine Doppelrohrstruktur ist; wobei das Mittelrohr (7), wenn es eine Doppelrohrstruktur ist, ein Außenrohr (11), ein Innenrohr (12), eine ringförmige Rohrplatte (13) und Rippen (14), die zwischen dem Innenrohr (12) und dem Außenrohr (11) verschachtelt sind, umfasst; und wobei der Raum zwischen dem Innenrohr (12) und dem Außenrohr (11) mit einem Phasenübergangsmaterial gefüllt ist.
  6. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (14) kreisförmige Rippen, spiralförmige Rippen, gewellte Rippen oder Nadelrippen sind.
  7. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützrahmen (8) aus einer Hülse (15) und einer Stützrippenplatte (16) besteht, wobei der Durchmesser der Hülse (15) etwas größer als der Durchmesser des Mittelrohrs (7) ist.
  8. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand des Rohrkörpers (6) mit einer Wärmedämmschicht aus Wärmedämmstoffen umhüllt ist.
  9. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenübergangsmaterial in dem Schlangenrohr (21) und dem Mittelrohr (7) ein organisches Phasenübergangsmaterial, ein anorganisches Phasenübergangsmaterial oder ein zusammengesetztes Phasenübergangsmaterial ist; wobei das organische Phasenübergangsmaterial Octansäure, Nonansäure, Decansäure, Dodecanol, tert.-Amylalkohol, Ethylenglycol, n-Dodecan, n-Tetradecan, n-Pentadecan oder n-Decan, wobei das anorganische Phasenübergangsmaterial Na2SO4· 10H2O oder Ge1Sb2Te4 ist.
  10. Phasenübergangs-Kältespeichervorrichtung mit einem Wirbelrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in der Vorrichtung ein Niedertemperaturfluid ist, wobei seine Einlasstemperatur niedriger als die Phasenübergangstemperatur des Phasenübergangsmaterials in dem Schlangenrohr (21) und dem Mittelrohr (7) ist.
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