一种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐制造技术

本发明专利技术涉及的是一种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐，这种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐的罐体为圆柱形的，罐体从内到外布置三层圆柱形螺旋传热管道，即外层圆柱形螺旋传热管道、中层圆柱形螺旋传热管道、内层圆柱形螺旋传热管道，每层圆柱形螺旋传热管道均从上到下贯穿于罐体内；流体入口管分成三个入口分支管，每个分支管上均设置调节阀，三个入口分支管分别各自连接一层圆柱形螺旋传热管道的入口，一一对应，三层圆柱形螺旋传热管道的出口在罐体底部汇集到一条出口汇管上，出口汇管延伸到罐体外；罐体外壁设置保温层。本发明专利技术通过多层螺旋管布管结构，提高系统的传热效率，减少系统的传热时间，实现系统节能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能热发电领域，具体涉及一种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐。
技术介绍
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源，同时具有无污染、环境友好型的特点，因此，高效开发利用太阳能可以取得极高的社会效益和经济效益。但是，太阳能的能流密度不均匀，并且会受到云雨风沙等的影响，规模化应用太阳能具有一定的技术瓶颈。目前，太阳能已经很好的在建筑、农业及民用等方面得到了应用，但是效率普遍较低，通常约为10%左右。为了高效利用太阳能，光热电转换被认为是一种工业利用太阳能及解决高能耗用能问题的关键技术手段。光热电转换过程中，电能的需求与太阳辐射强度在时间上通常不同步，而太阳能储能系统能够很好的解决这一问题。太阳能储能系统也就是在太阳辐照强度比较强的时候，把太阳能储存起来，当太阳辐射强度比较弱或者没有太阳的时候，进行储能来提供能源。还有一种情况就是需要进行电力调峰的时候，也可以通过储能系统来实现。储能系统的关键就是系统储罐的合理设计和优化控制。目前太阳能储罐的设计包括两个方面:第一，储罐形状问题。目前采用最多的是矩形，该形状具有结构简单，布管方便等特点，但是其储能介质的加热或冷却过程具有不均匀的缺点，传热效果差。第二，储罐数量问题。目前采用最多的是双罐系统，也就是一个冷储罐和一个热储罐。该系统具有过程清晰，结构简单等特点，但是其具有占地面积大和初投资过尚的缺点。综上所述，现有储罐系统在储能介质加热或冷却过程中，存在储能介质不能很好的实现温度场的时空一致，均匀性较差，传热效果差，降低了系统的循环效率和循环次数，减少了系统的使用寿命，增加了系统的回收周期。因此，设计一种新型高效太阳能储罐系统，实现太阳能的高效转换及无损失储存，可以较大程度的提高系统效率，对于实现能源的友好型及可持续性具有重要的科学意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐，这种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐用于解决现有储罐系统均匀性较差，传热效果差的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:这种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐的罐体为圆柱形的，罐体从内到外布置三层圆柱形螺旋传热管道，即外层圆柱形螺旋传热管道、中层圆柱形螺旋传热管道、内层圆柱形螺旋传热管道，每层圆柱形螺旋传热管道均从上到下贯穿于罐体内；流体入口管分成三个入口分支管，每个分支管上均设置调节阀，三个入口分支管分别各自连接一层圆柱形螺旋传热管道的入口，一一对应，三层圆柱形螺旋传热管道的出口在罐体底部汇集到一条出口汇管上，出口汇管延伸到罐体外；罐体外壁设置保温层。上述方案中罐体采用奥氏体不锈钢制作；保温层采用玻璃棉保温材料。本专利技术具有以下有益效果: 1、本专利技术通过多层螺旋管布管结构，合理实现储能介质轴向和纵向的均匀加热或冷却过程，提高系统的传热效率，减少系统的传热时间，实现系统节能的目的，实现了储罐结构特征的革新；实现了传热过程的3层对称性，增加了系统对称传热的可行性。2、本专利技术改变传统矩形储罐的结构特征，设计圆柱形储罐结构，增加传热效果及分布规律，实现储罐系统内储能介质的加热冷却时空一致性和均匀性，达到了高效换热和高效储能的效果，增加了系统的使用周期和寿命。3、本专利技术提高了系统的稳定性和经济性，由矩形储罐到圆柱形储罐的改变减少了系统占地面积3%，由矩形传热管道到多层螺旋管的改变减少了传热管道面积6%，并且传热时间能减少20%左右。4、本专利技术很好的解决了储罐系统中的复杂传热过程问题，具有高效、简单、低成本等特点。【附图说明】图1是本专利技术结构示意图； 图2是本专利技术中三层圆柱形螺旋传热管道的布置图。图中:1罐体，2外层圆柱形螺旋传热管道，3中层圆柱形螺旋传热管道，4内层圆柱形螺旋传热管道，5流体入口管，6调节阀，7出口汇管，8保温层。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步的说明: 如图1所示，这种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐的罐体I为圆柱形的，罐体I采用奥氏体不锈钢制作。罐体I外壁设置保温层8，保温层8采用玻璃棉保温材料。参阅图2，罐体I从内到外布置三层圆柱形螺旋传热管道，即外层圆柱形螺旋传热管道2、中层圆柱形螺旋传热管道3、内层圆柱形螺旋传热管道4，每层圆柱形螺旋传热管道均从上到下贯穿于罐体I内，中层圆柱形螺旋传热管道2环绕于内层圆柱形螺旋传热管道4外，外层圆柱形螺旋传热管道2环绕于中层圆柱形螺旋传热管道3外，第一，通过螺旋管的布置，合理实现加热过程的一致性，减少了系统管材数量和提高了传热效果，通过多层圆柱形螺旋管储罐可以进而减少了系统的初投资和提高了系统的效率；第二，通过多层螺旋管的布置，储罐纵向温度场更加均匀，减少了系统由于加热或冷却不均引起的对流热损失以及减少系统传热过程中的不可逆性，即整体提高了系统的热效率和使用周期。流体入口管5分成三个入口分支管，每个分支管上均设置调节阀6，三个入口分支管分别各自连接一层圆柱形螺旋传热管道的入口，一一对应，使每层圆柱形螺旋传热管道均有一个入口调节阀，在罐体I外就可以进行调节流量，三层圆柱形螺旋传热管道的出口在罐体底部汇集到一条出口汇管7上，出口汇管7延伸到罐体I外。当系统进行加载时，高温流体通过图中流体入口进入储罐，管内介质对储罐内介质进行加热，管内介质放热后以低温流体的形式流出，此时，储罐内介质进行加热。而当系统进行放载时，低温传热介质进入储罐并以高温流体的形式流出，两者的传热过程完全一样，但传热方向不同。本专利技术采用了三层螺旋管进行换热，每层流量采用调节阀6控制，该调节阀6安装于三层螺旋管的入口处，这样可以合理分配每层螺旋管的流量，实现整个储罐系统的传热过程一致性。每层螺旋管的有效传热距离减少33%，这样可以提高系统的传热效率，并大大减少系统的传热时间。同时，传热距离的减少，对于储罐内介质的温度变化也有明显改善和提高，并可以完善储罐内介质由于温度场分布不均匀引起的热物性变化。本专利技术中不锈钢储罐罐体I采用奥氏体不锈钢，具有较低的导热率，减少传热损失。保温层8采用玻璃棉保温材料以实现良好的保温效果。【主权项】1.一种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐，其特征在于:这种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐的罐体(I)为圆柱形的，罐体(I)从内到外布置三层圆柱形螺旋传热管道，即外层圆柱形螺旋传热管道(2)、中层圆柱形螺旋传热管道(3)、内层圆柱形螺旋传热管道(4)，每层圆柱形螺旋传热管道均从上到下贯穿于罐体(I)内；流体入口管(5)分成三个入口分支管，每个分支管上均设置调节阀(6)，三个入口分支管分别各自连接一层圆柱形螺旋传热管道的入口，——对应，三层圆柱形螺旋传热管道的出口在罐体(I)底部汇集到一条出口汇管(7)上，出口汇管(7 )延伸到罐体(I)外；罐体(I)外壁设置保温层(8 )。2.根据权利要求1所述的多层圆柱形螺旋管太阳能储罐，其特征在于:所述的罐体(I)采用奥氏体不锈钢制作；保温层(8)采用玻璃棉保温材料。【专利摘要】本专利技术涉及的是一种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐，这种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐的罐体为圆柱形的，罐体从内到外布置三层圆柱形螺旋传热管道，即外层圆柱形螺旋传热管道、中层圆柱形螺旋传热管道、内层圆柱形螺旋传热管道，每层圆柱形螺旋传热管道均从上到下贯穿于罐体内；流体入口管分成三个入口分支管，每个分支管上均设置调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐，其特征在于：这种多层圆柱形螺旋管太阳能储罐的罐体（1）为圆柱形的，罐体（1）从内到外布置三层圆柱形螺旋传热管道，即外层圆柱形螺旋传热管道（2）、中层圆柱形螺旋传热管道（3）、内层圆柱形螺旋传热管道（4），每层圆柱形螺旋传热管道均从上到下贯穿于罐体（1）内；流体入口管（5）分成三个入口分支管，每个分支管上均设置调节阀（6），三个入口分支管分别各自连接一层圆柱形螺旋传热管道的入口，一一对应，三层圆柱形螺旋传热管道的出口在罐体（1）底部汇集到一条出口汇管（7）上，出口汇管（7）延伸到罐体（1）外；罐体（1）外壁设置保温层（8）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛前军，刘晓燕，徐颖，彭丽，李晓庆，施微，刘立君，吴红军，张丽娅，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23