一种储热-换热设备制造技术

该发明专利技术提供一种储热-换热设备，包括多个层叠阵列布置的储热-换热单元，每个所述储热-换热单元包括储热壳体，置于所述储热壳体内部空腔的储热材料以及布置于所述储热材料中的换热装置，其特征在于，所述储热壳体内部的空腔上部开放，并且所述储热壳体中存储储热材料的空腔的水平横截面积沿高度方向上逐渐增大；所述储热壳体具有显热储热能力；所述储热-换热单元通过所述换热装置进行热量的输入及输出；该储热-换热设备具有成本低、温度参数利用范围广；结构简单，可模块化车间生产，运输方便和现场安装简易等特点，可应用于多个领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】该专利技术提供一种储热-换热设备，包括多个层叠阵列布置的储热-换热单元，每个所述储热-换热单元包括储热壳体，置于所述储热壳体内部空腔的储热材料以及布置于所述储热材料中的换热装置，其特征在于，所述储热壳体内部的空腔上部开放，并且所述储热壳体中存储储热材料的空腔的水平横截面积沿高度方向上逐渐增大；所述储热壳体具有显热储热能力；所述储热-换热单元通过所述换热装置进行热量的输入及输出；该储热-换热设备具有成本低、温度参数利用范围广；结构简单，可模块化车间生产，运输方便和现场安装简易等特点，可应用于多个领域。【专利说明】 一种储热_换热设备
本专利技术涉及一种储热-换热设备，尤其涉及一种应用于太阳能领域的储热-换热设备。
技术介绍
随着社会的发展，化石能源的枯竭不可避免，这就意味着在能源消耗殆尽之前，人类必须找到新的替代能源——可再生能源。在所有可再生清洁能源中，太阳能等是被各国专家都看好的未来替代能源。 太阳能辐射的一个明显的特点是受昼夜、季节等规律性变化的影响，以及阴晴云雨等随机因素的制约。为了克服太阳能辐射的不连续性，太阳能利用系统中都会采用蓄热系统。目前使用的蓄热材料分为:显热型、潜热型和化学反应型3大类，应用较广泛的为显热型和潜热型，主要有导热油、耐高温混凝土、无机盐等。耐高温混凝土作为储热材料，有很好的应用前景，安全稳定，成本低廉，但存在导热系数较低，换热管道数量多，温度持续下降，无法获得较高的参数等不足，换热管道与固体材料间由于膨胀系数不同，会在反复升温降温后出现材料破坏或裂缝，对换热效果和使用寿命均产生不良影响；无机盐具有较大的相变潜热，应用较为广泛，但是其对容器具有一定的腐蚀性，对容器材质要求较高，成本下降困难；虽然目前出现利用耐高温混凝土显热储热与无机盐相变或显热储热相结合的储热方式(耐高温混凝土作为储热壳体，成圆柱体或长方柱体，无机盐处于柱状壳体中)，现有的相变储热存在工程实现的问题，固液相变过程中带来的体积变化与壳体材料不易匹配，多次循环后会出现破损，具体为在储热罐系统接收热量输入的过程中，内部换热管道先对储热罐体内部的无机盐进行加热，而外部的耐高温混凝土未及时接收热量或只接收到少量的热量时，出现温度匹配不一致的情况，造成无机盐向外膨胀，储热壳体膨胀量不足，导致的储热罐体在多次频繁循环后出现裂缝情况；整体储存致使不同温度区域间存在太高的导热能力，形成均温效果，难以保证输出温度参数；大体积带来的壳体尺寸巨大，承压要求高，壳体造价高；储能材料费用也较高。 针对以上问题，本专利技术提出了一种具有导热系数高、安全性好、蓄热量大，方便车间加工，运输及现场安装便利等特点的储热-换热设备。
技术实现思路
本专利技术目的在于，克服以上描述的技术问题，提供一种储热-换热设备，包括多个层叠阵列布置的储热-换热单元，每个所述储热-换热单元包括储热壳体，置于所述储热壳体内部空腔的储热材料以及布置于所述储热材料中的换热装置，其特征在于，所述储热壳体内部的空腔上部开放，并且所述储热壳体中存储储热材料的空腔的水平横截面积沿高度方向上逐渐增大；所述储热壳体具有显热储热能力；优选地，储热壳体的空腔侧壁面沿高度上升的方向连续地远离中心轴布置，或者，在储热壳体内部空间布置截面积沿高度上升方向逐渐减小的隔离装置，使得储热材料因温度变化或发生相变造成体积变化时向上部开放空间发展，减少对壳体四周的压力破坏，延长使用寿命，并且将储热壳体的显热比热加以利用，减少内部的储热材料用量，降低总体储热成本。 进一步地，所述储热壳体与储热材料间有耐腐蚀中间层，有效避免高温环境下储热材料对储热壳体的腐蚀，延长储热壳体的使用寿命。 进一步地，所述储热-换热单元在高度方向上层叠阵列布置，形成阵列组；且至少I个阵列组构成储热-换热设备整体。 进一步地，所述储热-换热单元在高度方向上规律错位层叠阵列布置，构成储热-换热设备整体；例如多个方形结构改变阵列方向错位布置，增加系统的稳定性，例如抗震性能良好。 优选地，所述储热-换热单元高度方向上的布置层数大于10层，有效形成斜温层结构，在有效的空间内储存尽量多的高品位热量。 进一步地，所述储热壳体的内空间包括多个存储储热材料的空腔，且单个或整个存储储热材料的空腔的水平横截面积沿高度方向上逐步增大；有效地避免储热材料热膨胀弓I起的储热壳体膨胀破裂。 进一步地，所述储热壳体的材料为水泥或混凝土或石材或金属或玻璃或陶瓷或石墨或一种以上的上述材料的混合物的显热储热材料。 进一步地，所述储热壳体内空间的侧边与底边夹角大于100°，以有效化解储热材料液-固相变过程中体积变化对储热壳体造成的压力破坏。 进一步地，所述储热壳体的侧边与底边交接处为圆弧过渡，以进一步增强储热壳体强度。 进一步地，所述储热壳体与储热材料之间的耐腐蚀中间层的材料为铝或不锈钢或碳钢材质的薄板或波纹凹凸薄板或石墨纸或碳纤维预浸布。 进一步地，所述储热壳体每个内空间或内空间单元所使用的耐腐蚀中间层材料为整张材料，避免接缝造成的渗漏，尤其避免液态储热材料向耐腐蚀中间层外部的渗漏。 进一步地，所述耐腐蚀中间层面向储热壳体侧布置有插于储热壳体中的翅片或立柱结构，且翅片或立柱结构整体呈非平滑设计，良好地增加了储热壳体与储热材料之间的换热性能，同时避免了二者因膨胀不匹配造成的耐蚀中间层开裂情况出现。 进一步地，所述储热壳体内部或储热材料中添加高热导率的添加材料，例如铁屑、石墨、镁砖粉等材料。 进一步地,所述储热材料中添加闻导热材料，例如铜丝、招丝、铁丝等材料，提闻储热材料的导热性能。 进一步地，所述储热壳体空腔密封，且内部空间添加保护性气体；减少外界气体例如空气与储热壳体和储热材料的接触，延长使用寿命。 进一步地，所述储热-换热单元阵列整体密封，密封空间内添加保护性气体，减少外界气体例如空气与内部的储热材料及储热壳体接触，延长使用寿命。 进一步地，所述储热-换热设备的外表面布置有保温结构和最外层的防护层，统一实施防护和保温，提高保温节能效率。 进一步地，所述储热材料为液态显热储热材料或液态显热储热材料与固态物质混合使用的显热储热材料或可固-液态转换使用的相变储热材料或相变储热材料与固态物质混合使用的相变储热材料。 进一步地，所述相变储热材料为无机盐或无机盐的混合物或低熔点金属或低熔点金属合金，例如无机盐为硝酸钠或硝酸钾单质、或二者的特定配比混合物；低熔点金属为锌、镁、铝或者特定配比合金，利用相变储热材料的相变焓进行热量的存热和取热。 进一步地，所述液态显热储热材料为无机盐或无机盐混合物或低熔点金属或低熔点金属合金或导热油。 进一步地，所述固态物质为陶瓷微珠或陶瓷微粉或鹅卵石、金属铁屑、镁砖粉、石墨粉O 优选地，该陶瓷微珠或陶瓷微粉的密度与硝酸钠或硝酸钾等无机盐密度相近，良好地悬浮于储热材料中，有效提高相变储热材料发生相变后的密度，减少相变储热材料在相变过程中的体积变化，降低因相变储热材料循环相变冲击造成对储热壳体的破坏；或该固态物质布置于显热储热材料中，利用固体物质自身的储热性能进行储热，同时良好保证液态显热储热材料与换热装置的良好接触。 进一步地，所述换热装置包括存热换热管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储热‑换热设备，包括多个层叠阵列布置的储热‑换热单元，每个所述储热‑换热单元包括储热壳体，置于所述储热壳体内部空腔的储热材料以及布置于所述储热材料中的换热装置，其特征在于，所述储热壳体内部的空腔上部开放，并且所述储热壳体中存储储热材料的空腔的水平横截面积沿高度方向上逐渐增大；所述储热壳体具有显热储热能力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，
申请(专利权)人：北京兆阳光热技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11