太阳能储能罐制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳能储能罐，包括罐体，罐体的侧面设置有高温流体出入口，罐体的顶部和底部均设置有低温流体出入口，罐体内部由上至下依次设置有多个填充层，填充层内均填充有传热介质，多个填充层的传热效率由中部向上下两端减小。本发明专利技术有效实现了罐体内传热介质的均匀加热和冷却，增加了传热流体在罐体内流动的均匀性，提高了储能罐的传热效率和整体传热速度，大大减少了传热时间，提升了储能罐的储能效率；结构更加简单、占地面积小、使用方便，成本较低；增加了储能罐的使用寿命和周期，提升了太阳能的总体利用率。

Solar energy storage tank

The invention discloses a solar energy storage tank, which comprises a tank body, a high-temperature fluid inlet and outlet are arranged on the side of the tank body, a low-temperature fluid inlet and outlet are arranged on the top and bottom of the tank body, a plurality of filling layers are arranged in turn in the tank body from top to bottom, and a heat transfer medium is filled in the filling layer, and the heat transfer efficiency of the plurality of filling layers is improved by The middle and upper and lower ends are reduced. The invention effectively realizes the uniform heating and cooling of the heat transfer medium in the tank body, increases the uniformity of the flow of the heat transfer fluid in the tank body, improves the heat transfer efficiency and the overall heat transfer speed of the energy storage tank, greatly reduces the heat transfer time, improves the energy storage efficiency of the energy storage tank, and has the advantages of simpler structure, smaller floor area and use. The utility model has the advantages of convenience, low cost, increased the service life and cycle of the energy storage tank, and improved the overall utilization rate of solar energy.

【技术实现步骤摘要】
太阳能储能罐
本专利技术涉及太阳能存储
，具体涉及一种太阳能储能罐。
技术介绍
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，具有无污染、环境友好等特点，因此利用太阳能来取代现有的化石能源已成为能源利用的新趋势，这不仅可以节约大量化石能源，还可以减少因化石能源使用而带来的环境污染。目前通常利用储能系统来实现太阳能的存储，太阳能储能系统通常是利用储能罐来存储太阳能，储能罐内设置有储能介质，太阳能储能系统是在太阳辐照强度比较强的时候利用储能介质实施热交换而将太阳能储存起来，在太阳辐射强度比较弱或者没有太阳的时候再利用储存的太阳能来提供能源。但是现有储能系统的储能罐，存在以下缺点：1、现有的储能罐在存储加热或冷却过程中，储能介质不能很好的实现温度场的时空一致，均匀性和传热效果差，系统的循环效率和循环次数较低，系统使用寿命低，太阳能的总体利用率较低；2、现有的储能罐通常采用一个冷储罐和一个热储罐的双罐系统，该系统占地面积大、初投资较高；3、现有的储能罐都需布置繁杂的管道，不仅存储效率不高，而且由于管道的材质要求较高，导致管道布置所需的费用也比较高；4、现有的储能罐的流体进出通常采用上进下出和下进上出的流动模式，这种流动模式容易出现温跃层，温跃层区域的大小会直接影响储能系统的效率和热力学性能。鉴于以上缺陷，现有储能系统的储能罐无法满足使用需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种太阳能储能罐，以实现罐体内传热介质的均匀加热和冷却，增加传热流体在罐体内流动的均匀性，提高储能罐的传热效率和整体传热速度，减少传热时间，提升储能罐的储能效率；结构更加简单、占地面积小、使用方便，成本较低；增加储能罐的使用寿命和周期，提升太阳能的总体利用率。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：一种太阳能储能罐，包括罐体，所述罐体的侧面设置有高温流体出入口，罐体的顶部和底部均设置有低温流体出入口，所述罐体内部由上至下依次设置有多个填充层，所述填充层内均填充有传热介质，多个所述填充层的传热效率由中部向上下两端减小。所述罐体呈圆筒状。每个所述填充层内的传热介质呈径向均匀扩散分布。所述传热介质为显热蓄热材料或相变胶囊，所述相变胶囊内填充有所述显热蓄热材料为固体蓄热材料。所述填充层内传热介质的填充孔隙率为0.1～0.8。所述填充层内传热介质的填充孔隙率为0.2～0.5。多个所述填充层的高度相同。所述罐体外壁上设置有保温层。多个所述填充层的顶部铺设有绝缘板，所述绝缘板的上部铺设有导热金属网，所述绝缘板上设置有多个孔洞。本专利技术具有以下有益效果：本实施例的太阳能储蓄罐，有效增加了传热流体在罐体内流动的均匀性，实现了传热介质的均匀加热和冷却，提高了储能罐的传热效率和整体传热速度，大大减少了传热时间，提升了储能罐的储能效率；结构更加简单、占地面积小、使用方便，成本较低；对于多种不同的传热流体都能实现高效率传热，增加了储能罐的使用寿命和周期，提升了太阳能的总体利用率。附图说明图1是本专利技术的太阳能储能罐的结构示意图；图2是图1中A-A方向的剖视结构示意图；图3是填充孔隙率和传热效率的曲线关系图；图中：1、罐体，11、环状罐身，12、顶盖，13、底盖，14、高温流体出入口，15、低温流体出入口，2、第一填充层，3、第二填充层，4、第三填充层，5、绝缘垫，6、导热金属网。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1所示，一种太阳能储能罐，包括罐体1，罐体1的侧面设置有高温流体出入口14，罐体1的顶部和底部均设置有低温流体出入口15，罐体1的内部由上至下依次设置有多个填充层，填充层内均填充有传热介质，多个填充层的传热效率由中部向上下两端减小，可以理解地，多个填充层的传热效率由中部向上下两端可以呈连续性减小，也可呈断续性减小，例如其中一个填充层的传热效率为70%，其相邻填充层的传热效率为65%。例如，如图1所示的罐体1内由上至下依次设置有第一填充层2、第二填充层3和第三填充层4，第二填充层3的传热效率最高，第一填充层2和第三填充层4的传热效率均小于第二填充层3的传热效率。多个填充层的传热效率由中部向上下两端逐渐减小，可使得传热流体进入罐体后，能够从中部分流，减少流动阻力，中部区域换热更快，大大增加多个填充层构成的整体的传热速度，缩短传热时间。另外，罐体1的侧面设置有高温流体出入口14，罐体1的顶部和底部均设置有低温流体出入口15，可使得传热流体从罐体1的侧面流入而从罐体1的顶部、底部流出，或者从罐体1的顶部、底部流入，而从罐体1的侧面流出，该流动方式能够有效避免产生温跃层，使得换热更加彻底，效率更高，太阳能储能效率得以大大提高。其中，罐体1呈圆筒状。现有的储能罐多采用矩形形状而导致其储能介质的加热或冷却过程具有不均匀的缺点，传热效果也较差，本实施例的罐体1采用圆筒状的形式，可使得罐内的传热介质均匀加热和冷却，增加传热效果及分布规律，实现传热介质加热冷却的时空一致性和均匀性，达到高效换热和高效储能的效果，增加系统的使用周期和寿命。此外罐体1采用圆筒状的形式，也可有效减少系统占地面积。进一步地，高温流体出入口14设置于靠近中部填充层的位置，以更利于增加高温流体在罐体1内的传热速度，缩短传热时间。在其中一个实施方式中，罐体1包括环状罐身11，环状罐身11顶部连接有顶盖12，环状罐身11底部连接有底盖13，环状罐身11的圆周面上设置有高温流体出入口14，顶盖12和底盖13上均设置有低温流体出入口15。该结构形式的罐体1更便于填充层的布置。进一步地，环状罐身11的顶部和底部均向外部延伸形成环状凸缘，环状罐身11顶部的环状凸缘和顶盖12之间可通过螺栓连接，环状罐身11底部的环状凸缘和底盖13之间也可通过螺栓连接。该连接方式更利于安装和拆卸，也更便于加工。其中，如图2所示，每个填充层内的传热介质沿径向均匀扩散分布。具体的，传热介质以罐体1的轴线为中心，沿径向等间距的向外扩散分布，该方式可使得每个填充层的传热效率自中部向周向边缘逐渐减小，从而更利于提高填充层的传热速度。传热介质为显热蓄热材料或相变胶囊，相变胶囊内填充有相变蓄热材料。其中显热蓄热材料是利用物质本身温度的变化过程来进行热量的储存，相变蓄热材料是利用物质在相变（如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等）过程发生的相变热来进行热量的储存。这里将相变蓄热材料设置于胶囊内，能够更好地适应相变蓄热材料的相变过程，同时胶囊结构也更利于在罐体内填充和布置。其中，显热蓄热材料为固体蓄热材料，更利于材料的排布和传热效率的控制。具体的，可采用尺寸为2英尺左右的固体颗粒。在其中一个实施方式中，固体蓄热材料为二氧化硅颗粒、氧化铁颗粒、氢氧化铁颗粒、石英岩和硅砂中的一种或多种。相变蓄热材料可采用硝酸钠球，蓄热效果较好。在其中一个实施例中，填充层内传热介质的填充孔隙率为0.1～0.8。进一步地，填充层内传热介质的填充孔隙率为0.2～0.5。优选的，填充孔隙率为0.22，该孔隙率能够使得填充层的热交换效率和储热效率达到最佳。显热或潜热存储时，传热流体是通过传热介质之间的孔隙进行传热，在上述孔隙率的范围内进行传热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能储能罐，其特征是，包括罐体，所述罐体的侧面设置有高温流体出入口，罐体的顶部和底部均设置有低温流体出入口，所述罐体内部由上至下依次设置有多个填充层，所述填充层内均填充有传热介质，多个所述填充层的传热效率由中部向上下两端减小。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能储能罐，其特征是，包括罐体，所述罐体的侧面设置有高温流体出入口，罐体的顶部和底部均设置有低温流体出入口，所述罐体内部由上至下依次设置有多个填充层，所述填充层内均填充有传热介质，多个所述填充层的传热效率由中部向上下两端减小。2.如权利要求1所述的太阳能储能罐，其特征是，所述罐体呈圆筒状。3.如权利要求2所述的太阳能储能罐，其特征是，每个所述填充层内的传热介质沿径向均匀扩散分布。4.如权利要求1所述的太阳能储能罐，其特征是，所述传热介质为显热蓄热材料或相变胶囊，所述相变胶囊内填充有相变蓄热材料。5.如权利要求4所述的太...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛前军，张亚梅，彭丽，李冠男，陈红章，陈宇峰，金穗穗，刘宁，方曦，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42