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一种新型的相变蓄热换热器及工作方法技术

技术编号:20898661 阅读:35 留言:0更新日期:2019-04-17 15:39
本发明专利技术公开了一种新型的相变蓄热换热器及工作方法,包括:蓄热换热器壳体,所述蓄热换热器壳体内部设置保温层,所述保温层内部的腔体被孔板分成上下两部分;上部分腔体内设有蓄热介质,下部分腔体内设有换热介质;所述下部分腔体通过管道连通至上部分腔体的顶部,所述管道上设有循环泵,所述保温层内部的腔体呈真空状态或负压状态。本发明专利技术有益效果:利用换热管或热管将热量传递至换热介质中,换热介质通过循环泵输送至箱体上部进行雾化喷淋,使介质与箱体中的蓄热介质进行热量交换,从而得到较好的蓄热效果。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的相变蓄热换热器及工作方法
本专利技术涉及一种新型的相变蓄热换热技术,主要应用于能源化工、航空航天、军工、空调制冷等领域,尤其适用于需要储存热量的场合。
技术介绍
蓄热技术是利用蓄热储能材料进行能量存储的技术,按蓄热方式可分为显热蓄热、相变蓄热、热化学蓄热和吸附蓄热。相较于其他几种蓄热形式,相变蓄热是指利用蓄热介质相变过程中吸收或者放出大量相变潜热的物质特性以进行能量的储存和释放。在蓄热及释能的循环过程中,可通过热量储存、释放过程来改变热量的品位和使用时间,实现制冷、供热以及蓄热等目的。由于相变蓄热技术具有蓄热密度高、蓄放热温度稳定单位体积蓄热能力大等突出优点,目前广泛应用于太阳能热利用、工业废热和余热回收、电力移峰填谷以及工业与民用建筑和空调节能等众多领域。现有技术公开了一种供热稳定的板式相变蓄热换热器,其在换热器内设置多个并列的密封箱,其内部设有相变蓄热体,外部冷热工质流体流经与角孔连接的波轮流道,工质与蓄热体之间使用密封箱分离,进行间接传热。这种方式可以有效的避免工质堵塞问题,同时冷热工质相互隔离,可以用于不同换热工质的蓄热放热。但该种蓄热技术存在一定的不足,由于非直接接触式换热形式,效应时间较长,将会导致蓄热时间延长;同时由于蓄热体均设置在独立的密封箱内,蓄热体之间不能相互传热,蓄热效果差。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术的目是提供一种相变蓄热换热器及工作方法,利用换热管或热管将热量传递至换热介质中,换热介质通过循环泵输送至箱体上部进行雾化喷淋,使介质与箱体中的蓄热介质进行热量交换,从而得到较好的蓄热效果。为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:在一个或多个实施方式中公开的一种新型的相变蓄热换热器,包括:蓄热换热器壳体,所述蓄热换热器壳体内部设置保温层,所述保温层内部的腔体被孔板分成上下两部分;上部分腔体内设有蓄热介质,下部分腔体内设有换热介质;所述下部分腔体通过管道连通至上部分腔体的顶部,所述管道上设有循环泵,所述保温层内部的腔体呈真空或者负压状态。进一步地,还包括:换热管束,所述换热管束一端与热源或者冷源进行换热,另一端通入下部分腔体内,与换热介质进行热交换。进一步地,所述换热管束为热管或者换热管,换热管束内设置载热工质。作为另外一种实施方式,所述热管包括两个不等径的同心圆管,同心圆管的内管内部设置载热工质。进一步地,所述换热介质常温下为液体,所述换热介质的沸点低于流入载热工质的温度。进一步地,根据不同载热工质的温度区间设置不同的换热介质种类。进一步地,所述蓄热介质为能够储存热能的化学材料,包括:显热蓄热材料和相变蓄热材料;优选地,所述蓄热介质选用相变蓄热材料。进一步地,所述蓄热介质分别设置在若干蓄热球或蓄热管内。进一步地,所述孔板下方设置托臂,托臂与保温层内部的腔体内壁连接。进一步地,所述管道一端与下部分腔体的底部连通,另一端与上部分腔体的顶部连通;所述管道顶部出口设置雾化喷嘴。在一个或多个实施方式中公开的一种新型的相变蓄热换热器的工作方法,包括:充热时,高温热源通过换热管束将热量传递至换热介质,换热介质由液态蒸发为气态,气体通过孔板进入上部分腔体,与上部分腔体中的蓄热介质进行热交换后冷凝,形成液滴滴落至下部分腔体;重复上述过程,直至达到能量平衡;放热时,低温冷源通过换热管束将冷量传递至换热介质,换热介质被冷却,通过循环泵输送至上部分腔体顶部,溶液经过喷嘴雾化,喷淋至上部分腔体内,被相变蓄热球或蓄热管加热,受自然重力作用,吸收热量后的换热介质滴落至下部分腔体;换热介质的热量通过换热管束被带出相变蓄热换热器。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:1.本专利技术中载热介质与蓄热材料相互独立运行,载热介质不与蓄热材料相接触,保证系统不会出现堵塞的情况,提高了系统的稳定性;装置中各部分独立性较好,便于拆卸维修;2.本专利技术中蓄热球或蓄热管相较于其他形式的蓄热材料,具有储热密度大、设备体积小和热效率高等特点,同时球或管型材料与换热介质接触面积更大,蓄热效果更好;同时喷淋的方式,也增强了溶液的比表面积,与蓄热材料接触更充分;3.本专利技术可根据不同载热介质温度区间设置不同的换热工质种类,系统的适配性更高;4.本专利技术中蓄热材料通过换热工质的相变过程进行充热与放热,单位质量换热工质可携带能量较多,蓄热器所需的换热工质溶液量较少,可降低装置的运行成本。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,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。图1为换热管式相变蓄热换热器的结构示意图;图2为热管式相变蓄热换热器的结构示意图;其中,1、蓄热换热器壳体,2、保温层,3、蓄热球,4、孔板,5、换热管,6、换热介质箱体,7、换热介质,8、循环泵,9、蓄热材料箱体,10、雾化喷嘴,11、管套式热管,12、载热工质。具体实施方式应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一在一些实施方式中,公开了一种新型的换热管式相变蓄热换热装置,如图1所示,包括蓄热换热器壳体1、保温层2、吸附蓄热材料3、孔板4、、换热管5、换热介质7、换热介质循环泵8和雾化喷嘴10。蓄热换热器壳体1为长方体或圆柱体,选用耐压材料制成,可使用铸铁或不锈钢材料等,内部设置保温层2。保温层2由具有保温与防水功能的材料组成,可使用泡沫材料,例如聚氨酯发泡材料。蓄热换热器壳体1内呈真空状态。蓄热换热器壳体1分为上下两部分区域,上方设置蓄热介质箱体9,下方设置换热介质箱体6,两种介质之间设置孔板4分隔。蓄热介质为能够储存热能的新型化学材料,常见蓄热材料按蓄热方式来分,可以分为四类:显热蓄热材料、相变蓄热材料、热化学蓄热材料和吸附蓄热材料。本专利技术中选用相变蓄热材料,利用蓄热介质相态发生变化时的蓄热及释能的过程,根据相变方式,相变材料可以分为固-气、液-气、固-液、固-固相变材料;根据相变温度,相变材料可以分为低温、中温、高温相变材料;根据材料化学组成,相变材料可以分为无机、有机、复合相变材料。为适配换热介质,本专利中主要选用低温相变材料(即相变温度不高于100℃的蓄放热材料),可使用结晶水合盐、烃类、酯和聚合物等。例如十水硫酸钠(Na2SO4·10H2O)、石蜡和脂肪酸等。蓄热介质设置在蓄热球3或蓄热管内,蓄热球3或蓄热管包括外部壳体及内部蓄热介质两部分。外部壳体采用导热效果优良、防水、耐腐蚀材料,如可选用铝硅合金等,内部蓄热介质为上述相变蓄热材料,如石蜡等。当采用蓄热球时,孔板4孔径小于蓄热球直径,起到支撑分隔作用。当采用蓄热管时,孔板的孔径根据需要设置即可。孔板4下方设置托臂支撑,托臂与蓄热换热器壳体1内壁固定。换热介质7为常温下为液体且汽化潜热值较大的工质,换热介质8种类需要本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种新型的相变蓄热换热器,其特征在于,包括:蓄热换热器壳体,所述蓄热换热器壳体内部设置保温层,所述保温层内部的腔体被孔板分成上下两部分;上部分腔体内设有蓄热介质,下部分腔体内设有换热介质;所述下部分腔体通过管道连通至上部分腔体的顶部,所述管道上设有循环泵,所述保温层内部的腔体呈真空状态或负压状态。

【技术特征摘要】
1.一种新型的相变蓄热换热器,其特征在于,包括:蓄热换热器壳体,所述蓄热换热器壳体内部设置保温层,所述保温层内部的腔体被孔板分成上下两部分;上部分腔体内设有蓄热介质,下部分腔体内设有换热介质;所述下部分腔体通过管道连通至上部分腔体的顶部,所述管道上设有循环泵,所述保温层内部的腔体呈真空状态或负压状态。2.如权利要求1所述的一种新型的相变蓄热换热器,其特征在于,还包括:换热管束,所述换热管束一端与热源或者冷源进行换热,另一端通入下部分腔体内,与换热介质进行热交换。3.如权利要求2所述的一种新型的相变蓄热换热器,其特征在于,所述换热管束为热管或者换热管,换热管束内设置载热工质。4.如权利要求2所述的一种新型的相变蓄热换热器,其特征在于,所述换热管束包括两个不等径的同心圆管,同心圆管的内管内部设置载热工质,同心圆的外管与热源或者冷源连通。5.如权利要求4所述的一种新型的相变蓄热换热器,其特征在于,所述换热介质常温下为液体,所述换热介质的沸点低于流入载热工质的温度。6.如权利要求1所述的一种新型的相变蓄热换热器,其特征在于,所述蓄热介质为能够储存热能的化学材料,包括:显热蓄热材料...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐夕仁周淼王晓哲崔琳
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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