采用渐变翅片的高温相变蓄热器制造技术

本发明专利技术属于蓄热技术领域，尤其涉及一种采用渐变翅片的高温相变蓄热器，壳体(1)包覆在线性阵列布置的翅片单元管(2)的最外层，入口总管(3)、出口总管(4)和备用循环管(5)布置在壳体的顶面，通过壳体内部的循环总管与翅片单元管连接，备用循环管作为入口总管和出口总管故障时的临时循环总管。翅片单元管的换热内管外沿轴向布置多个间距渐变的翅片，翅片单元管入口端侧翅片的间距大于翅片单元管出口端侧翅片的间距，翅片间距呈渐变：翅片与换热内管形成相对封闭区域；换热内管外以及翅片之间布置相变材料。通过布置间距渐变翅片提高相变材料利用率，使换热单元整体换热温差相近，换热效果均匀，减少了相变材料寿命损耗和对容器的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于蓄热
，尤其涉及一种采用渐变翅片的高温相变蓄热器。
技术介绍
热能储存方式按蓄热方式的不同主要有三类:显热蓄热、潜热蓄热和化学反应蓄热。潜热蓄热技术具有储能密度大、体积小、装置简单、蓄/放热过程近似等温等优点，应用范围广泛，但是相变材料热导率较低，且存在相分离以及过冷过热现象。在相变材料侧布置翅片可以提尚蓄热效率。目前，由于沿换热管轴向各部分换热边界条件不同，特别是内管壁换热温差的不同，蓄热过程时使入口段的的相变材料容易过热，出口段的的相变材料不容易熔化，传统等间距翅片蓄热器忽略入口段和出口段较差的换热条件，导致相变蓄热单元中相变材料不能完全发生相变并参与换热，因此也会引起放热温度分布不均；传统中低温蓄热温度适应范围有限，效率较低。随着太阳能发电、空间太阳能热动力系统、建筑节能等技术的迅速发展，传统的中低温蓄热器不能满足高温蓄热的要求。
技术实现思路
针对相变蓄热器相变材料热导率低、利用率低以及低温蓄热适用范围有限等问题，提出采用渐变翅片的高温相变蓄热器，包括:壳体、翅片单元管、入口总管、出口总管、备用循环管；壳体包覆在线性阵列布置的翅片单元管的最外层，入口总管、出口总管和备用循环管布置在壳体的顶面，通过壳体内部的循环总管与翅片单元管连接，备用循环管作为入口总管和出口总管故障时的临时循环总管。所述翅片单元管包括翅片，相变材料，换热内管；换热内管外沿轴向布置多个间距渐变的翅片，翅片单元管入口端侧翅片的间距大于翅片单元管出口端侧翅片的间距，翅片间距呈现整体变化趋势:翅片与换热内管形成相对封闭区域；换热内管外以及翅片之间布置相变材料。所述壳体包括内衬、高温合金、绝热层；内衬为碳硅化合物，多层碳硅化合物使用碳硅纤维与中间高温合金连接，绝热层采用多层隔热材料及真空绝热。所述翅片为环形或锥形，翅片间距渐变尺寸根据温度及换热量沿轴向分布对应布置，在高换热温差的入口段相对减缓了相变材料的过热现象，在低换热温差的出口段相对强化了换热过程。所述相变材料选择单纯盐或混合盐作为相变材料，包括主蓄热剂、防相分离剂、防过冷剂、相变温度调节剂、相变促进剂的成分，熔点温度不低于300°C。所述换热内管的材料为尚温稳定性合金，包括钻基、镇基。本专利技术的有益效果是:本专利技术采用渐变翅片的高温相变蓄热器，通过布置沿换热管轴向的间距渐变翅片，改善入口段和出口段较差的换热条件，蓄热过程时使入口段相变材料减少过热现象，增强出口段相变材料熔化速率。放热过程在低换热温差的入口段通过减小翅片间距增强换热。使相变蓄热单元中相变材料接近完全发生相变并参与换热。通过布置渐变翅片使换热单元整体换热温差相近，换热效果均匀，减少了相变材料寿命损耗以及对容器的腐蚀。通过匹配相变材料、换热流体和容器材料的适用温度，适用于高于300°C的高温蓄热，应用范围广，效率较高。【附图说明】图1为本专利技术采用渐变翅片的高温相变蓄热器的结构示意图图2为渐变翅片管结构示意图图3为渐变翅片管主视图图4为渐变翅片管局部放大图其中，1-壳体、2-翅片单元管、3-入口总管、4-出口总管、5-备用循环管、201-翅片、202-相变材料、203-换热内管、204-通道、205-出口端、206-入口段。【具体实施方式】下面结合附图，对实施例作详细说明。如图1所示，本专利技术由壳体1、翅片单元管2、入口总管3、出口总管4、备用循环管5组成，多个翅片单元管2呈线性阵列布置，各个翅片单元管2除必要的支撑部分外，不与其他部分接触。壳体I包覆在单元管2阵列最外层，壳体I包括内衬、高温合金、绝热层，主要是耐腐蚀热稳定性高的高温合金以及由多层隔热材料组成的绝热层。入口总管3、出口总管4和备用循环管5布置在壳体I的顶面，通过壳体I内部的循环总管与内部翅片单元管2连接。备用循环管5为入口总管3，出口总管4故障时的临时循环总管。如图2所示，翅片单元管2包括翅片201，相变材料202，换热内管203。换热内管203外沿轴向布置间距渐变翅片201，翅片与换热内管形成相对封闭区域。换热内管203外以及翅片201之间布置相变材料202。如图3所示，翅片单元管2的入口端206侧翅片的间距大于翅片单元管2出口端205侧翅片的间距，翅片间距整体变化趋势:沿蓄热过程换热流体流动方向翅片间距逐渐减小。根据具体蓄热过程，可以改变翅片间距、翅片尺寸和管径大小等参数。翅片之间储存相变材料，根据价格、熔点、稳定性与安全性考虑，选择易分解、熔点低的单纯盐或混合盐作为相变材料，包括主蓄热剂、防相分离剂、防过冷剂、相变温度调节剂、相变促进剂等成分，理论熔点温度不低于300°C。高温盐类有较强的腐蚀性和化学不稳定性，容器材料采用具有良好的高温强度与在常温下良好的强化可塑性的材料，换热管材取材于钻基、镍基等高温稳定性合金。换热流体选择热稳定性好、安全无毒、热导率高以及沸点较高的高温导热油，使用温度范围与相变材料匹配。翅片材料选择对相变材料抗腐蚀性好、高热导率以及相对成本较低的材料。如图4，蓄热过程换热内管203内换热流体沿通道204由入口端206流入、由出口端205流出，当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用渐变翅片的高温相变蓄热器，其特征在于，包括：壳体、翅片单元管、入口总管、出口总管、备用循环管；壳体包覆在线性阵列布置的翅片单元管的最外层，入口总管、出口总管和备用循环管布置在壳体的顶面，通过壳体内部的循环总管与翅片单元管连接，备用循环管作为入口总管和出口总管故障时的临时循环总管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鸿飞，杜小泽，杨佳霖，杨立军，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11