相变蓄热式蒸汽蓄热器制造技术

一种相变蓄热式蒸汽蓄热器，包括：筒形压力容器、喷嘴和相变蓄热体，其中：筒形压力容器横向设置，其顶部设有蒸汽入口，喷嘴沿轴向设置于筒形压力容器内的底部且通过管道与蒸汽入口相连，相变蓄热体均匀设置于喷嘴上方，本发明专利技术增加了单位体积蓄热密度，减小了蓄热器的体积，制造成本低，增加了换热面积，提高了蓄热和放热功率，相变蓄热材料在相变过程中温度变化范围小，减小了换热温差，不可逆损失降低，能限制蓄热器内工质温度压力的波动，能够对下级用户输出温度压力恒定的高品位蒸汽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种余热利用领域的技术，具体是一种相变蓄热式蒸汽蓄热器。
技术介绍
蒸汽蓄热器是以水和蒸汽为介质的蓄热发热压力容器，其主要利用水温变化产生的显热变化蓄存热能。蓄热能力的大小直接取决于水的比热、装置体积和放热阶段温差。蒸汽蓄热器的整个体积庞大，用汽温差和压力差过大，不可逆热能损失巨大。相变储热是利用固‐固相变或固‐液相变的潜热吸收或释放进行热能储存的方式。由于其相变潜热较大，储热密度是显热储热的数倍。相对于显热储热，相变储热以很小的温差吸收热量或放出热量。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的相变蒸汽蓄热器通过双层壳体实现耐压使得加工成本极其昂贵，同时蓄热材料的液化灌装也非常困难等缺陷，提出一种新型的相变蓄热式蒸汽蓄热器。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术包括：筒形压力容器、喷嘴和相变蓄热体，其中：筒形压力容器横向设置，其顶部设有蒸汽入口，喷嘴沿轴向设置于筒形压力容器内的底部且通过管道与蒸汽入口相连，相变蓄热体均匀设置于喷嘴上方。所述的相变蓄热体与筒形压力容器顶部内壁之间留有间隔空间。所述的相变蓄热体包括：密闭的金属容器和定型相变蓄热材料，其中：定型相变蓄热材料充填于金属容器中。所述的金属容器为球形。所述的筒形压力容器内设有筛网，相变蓄热体堆叠于筛网上。所述的金属容器为圆管形。所述的相变蓄热体沿筒形压力容器径向分层设置。所述的相变蓄热体通过管排支架设置于筒形压力容器内。所述的筒形压力容器的轴向一端设有检修孔。所述的筒形压力容器顶部设有蒸汽出口。技术效果与现有技术相比，本专利技术增加了单位体积蓄热密度，减小了蓄热器的体积，制造成本低，增加了换热面积，提高了蓄热和放热功率。相变蓄热材料在相变过程中温度变化范围小，减小了换热温差，不可逆损失降低，能限制蓄热器内工质温度压力的波动，能够对下级用户输出温度压力恒定的高品位蒸汽。附图说明图1为带有圆管形相变蓄热体的蒸汽蓄热器结构示意图；图2为带有球形相变蓄热体的蒸汽蓄热器结构示意图；图中：1筒形压力容器、2脚架、3饱和水、4定型相变蓄热材料、5金属容器、6蒸汽入口、7喷嘴、8蒸汽管道、9蒸汽出口、10检修孔、11饱和水蒸汽、12排水口、13管排支架、14筛网、15相变蓄热体。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本实施例包括：筒形压力容器1、喷嘴7和相变蓄热体15，其中：筒形压力容器1横向设置，其顶部设有蒸汽入口6，喷嘴7沿轴向设置于筒形压力容器1的底部且通过管道与蒸汽入口6相连，相变蓄热体15均匀设置于喷嘴7上方。所述的相变蓄热体15包括：密闭的金属容器5和定型相变蓄热材料4，其中：定型相变蓄热材料4充填于金属容器5中。所述的金属容器5为圆管形。所述的定型相变蓄热材料4可以根据蓄热温度范围选择，优选采用各类有机相变材料、低温金属或低温合金。所述的筒形压力容器1为钢制耐压容器，且为圆筒形，横向放置。筒形压力容器1的顶部两外侧壁设有蒸汽入口6和蒸汽出口9，其右端面开设有便于安装内部设备的检修孔10。筒形压力容器1外壁底部设有脚架2，作为整个装置的支撑。所述的筒形压力容器1底部还开设有排水口12。在筒形压力容器1内的两端分别安装管排支架13。圆管形的相变蓄热体15放置于管排支架13上，实现相变蓄热体15的分层布置，每层之间间隔一定距离。所述的筒形压力容器1内位于相变蓄热体15下方设有若干喷嘴7且均匀分布。喷嘴7与横向布置的蒸汽管道8相连即设置于蒸汽管道8上。喷嘴7的开口竖直向上。蒸汽管道8另一端与蒸汽入口6相连。所述的相变蓄热体15与筒形压力容器1顶壁之间的距离大于五分之一筒形压力容器内径且相变蓄热体15整体浸没在饱和水3中。筒形压力容器1内腔上部部分空间充满饱和水蒸汽11，并与蒸汽出口9连通。饱和水蒸汽11的体积占筒形压力容器1总容积的20％。整个蒸汽蓄热器在充汽阶段，高温高压蒸汽由蒸汽入口6通过喷嘴7进入蓄热器内部，这些高温高压蒸汽的进入使得容器内压力上升，饱和水3由饱和状态变成过冷状态，蒸汽冷凝变为液态水。同时，汽液两相流在相变蓄热体15间流动，不断冲刷每个相变蓄热体15，相变蓄热体15内定型相变蓄热材料4吸收热量，在达到一定温度时发生相变，蒸汽在相变蓄热体15外表面冷凝。这样高温高压蒸汽释放出的显热和凝结潜热同时被周围的液态水和相变蓄热体15吸收，蓄热器内压力升高，液态水温度上升，相变蓄热体15内定型相变蓄热材料4由于吸热发生相变。整个蒸汽蓄热器在放热阶段，蒸汽出口9与外部下级用户管道连通，蓄热器内蒸汽排出，内部压力下降，蓄热器内饱和水3变为过热水，内部发生闪蒸，产生蒸汽。同时，当液态水温度低于定型相变蓄热材料4的相变温度时，定型相变蓄热材料4发生相变，释放的相变潜热通过金属容器5向外传递给液态水，在相变蓄热体15表面发生表面沸腾，产生大量蒸汽。因为定型相变蓄热材料4在相变过程中的温度接近恒定，可以使蓄热器在放热过程中保持输出蒸汽压力、温度较小的波动，从而在一定程度上维持输出蒸汽的品质。与现有技术相比，在相变温度范围内，以很小的温差吸收热量或放出热量，这使得不可逆热能损失大为降低，保证了输出蒸汽温度、压力的相对稳定，为其所收集热能的高效重新利用，带来了较大的便利。定型相变蓄热材料沉浸在液体水中形成各种高效的换热流动结构，在水和水蒸汽之间形成汽液两相流换热结构，提高定型相变蓄热材料换热能力。有效增加了单位体积蓄热密度，减小蓄热器的体积，提高换热速度即蓄热/放热速度，安装方便，结构简单。实施例2如图2所示，本实施例包括：筒形压力容器1、喷嘴7和相变蓄热体15，其中：筒形压力容器1横向设置，其顶部设有蒸汽入口6，喷嘴7沿轴向设置于筒形压力容器1的底部且通过管道与蒸汽入口6相连，相变蓄热体15均匀设置于喷嘴7上方。本实施例与实施例1相比的不同之处在于：所述的金属容器5为球形，定型相变蓄热材料4充填于球形的金属容器5中，使得整个相变蓄热体15为球体。所述的筒形压力容器1内设有筛网14，相变蓄热体15堆叠于筛网14上。筛网14位于喷嘴7上方。相变蓄热体15与筒形压力容器1顶壁之间的距离大于五分之一筒形压力容器1内径。与实施例1相比，本实施例进一步的技术效果在于，提高了相变蓄热体在筒形压力容器中的堆叠密度，进一步有效增加了单位体积蓄热密度，减小了蓄热器的体积。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变蓄热式蒸汽蓄热器，其特征在于，包括：筒形压力容器、喷嘴和相变蓄热体，其中：筒形压力容器横向设置，其顶部设有蒸汽入口，喷嘴沿轴向设置于筒形压力容器内的底部且通过管道与蒸汽入口相连，相变蓄热体均匀设置于喷嘴上方。

【技术特征摘要】
1.一种相变蓄热式蒸汽蓄热器，其特征在于，包括：筒形压力容器、喷嘴和相变蓄热体，其中：筒形压力容器横向设置，其顶部设有蒸汽入口，喷嘴沿轴向设置于筒形压力容器内的底部且通过管道与蒸汽入口相连，相变蓄热体均匀设置于喷嘴上方。2.根据权利要求1所述的相变蓄热式蒸汽蓄热器，其特征是，所述的相变蓄热体与筒形压力容器顶部内壁之间留有间隔空间。3.根据权利要求2所述的相变蓄热式蒸汽蓄热器，其特征是，所述的相变蓄热体包括：密闭的金属容器和定型相变蓄热材料，其中：定型相变蓄热材料充填于金属容器中。4.根据权利要求1或2所述的相变蓄热式蒸汽蓄热器，其特征是，所述的筒形压力容器内设有筛网，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振华，张凯伦，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31