一种模块化的固液两相储热装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模块化的固液两相储热装置，包括壳体，壳体内沿着纵向安装有储热模块组，储热模块组中，沿着竖向从顶层至底层或从底层至顶层的换热管的管径逐层递增，每个位于同一列的多层储热模块单元中的换热管通过变径连接弯头依次串联，形成多列竖向平行并列的换热介质变径S形通路。本发明专利技术的模块化的储热模块单元结构设计，只有一路换热管路，可以使结构内部换热效果最大化，提升了储热量和储热效率。本发明专利技术的换热管路为多列竖向平行并列的换热介质变径S形通路，通过改变接触面积和流速的方法，实现每次的换热量保持相同水平。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化的固液两相储热装置
本专利技术属于传热装置领域，涉及两相储热装置，具体涉及一种模块化的固液两相储热装置。
技术介绍
无论是在市政工程领域还是工业生产领域，供热是一个永恒的话题，也是能源消耗的主要方面。但是在供热过程中往往存在着与需求的不匹配性，这种不匹配及表现在需求量的不匹配，也表现在需求时间的不匹配上，这种不匹配就会造成能源的浪费。储热技术就是为了有效解决热能供需不平衡，提高能源利用效率的有效方法，因而得到了快速的发展。固液两相储热，因为既可以利用储热材料的显热储热，也可以利用物态在变化过程中的潜热储热，因此具有储热密度高，储热装置体积小等优点而得到了发展。现有技术方案一般采用在密闭金属箱体中填充储能材料，储能材料中设置一路蛇形布置储热管路及一路蛇形布置的释热管路，管路布置密度和方式，直接影响最终的取换热效果。现有技术中存在以下缺陷和不足之处：(A)固液转变不彻底，设备运用效率低。大部分相蓄热材料传热效果较差，尤其是在释放热量的时候，由液转固态后，凝结在换热管上的固态材料会影响换热管和液态材料的换热，导致储热材料不能完全转变物态，不能实现最大限度的储热和释热。因此需要一种合理的结构来改善该缺陷(B)储热装置系统复杂。传统储热装置中，至少两路换热管路，储热介质换热管路和释热介质换热管路，各种管路占据储热装置的较大空间，大幅度减少储热材料的存储量，进而影响到了整个装置的总体储热量。(C)温度及应力分布不均，储热设备可靠性低。现有的蓄热器一般在换热介质入口段热量过于集中，储热材料温度较高，物态变化较快。而随着换热的进行，换热介质流动温度逐渐降低，与蓄热材料温差逐渐减小，导致在装置出口段蓄热量小，蓄热材料温度较低，从而导致局部过热和温度分层现象，影响储热装置的效果和使用寿命(D)系统寿命及可维修性差。目前绝大多数的蓄热装置主要以盘管为主要换热结构，换热盘管布置在储热装置内部。在换热盘管在长时间运行过程中，一但发生结垢堵塞，或者管壁腐蚀遗漏的情况，会影响整个储热装置的使用性能降低，甚至导致储热材料泄漏，影响系统安全和设备寿命。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种模块化的固液两相储热装置，解决现有技术中设备储热量和储热效率有待提高的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种模块化的固液两相储热装置，包括箱体，箱体内沿着纵向安装有储热模块组，所述的储热模块组包括多个纵向布设的储热模块单元，多个储热模块单元呈现多层多列的阵列式排布结构，每层横向排布有数量相等的多个储热模块单元，沿着竖向排布有多层储热模块单元；所述的储热模块单元包括封闭的内壳体，内壳体中安装有两端伸出内壳体轴向端面的换热管，换热管和内壳体之间的腔体内填充有储热材料；储热模块组中，沿着竖向从顶层至底层或从底层至顶层的换热管的管径逐层递增，每个位于同一列的多层储热模块单元中的换热管通过变径连接弯头依次串联，形成多列竖向平行并列的换热介质变径S形通路；储热模块组中，竖向最顶层或竖向最底层的管径最小的多个换热管的端部均通过变径连接管与小径端布水器相连，小径端布水器与换热介质小径端接头相连；竖向最底层或竖向最顶层的管径最大的多个换热管的端部均通过连接管与大径端布水器相连，大径端布水器与换热介质大径端接头相连，使得多列平行并列的换热介质变径S形通路并联在换热介质小径端接头和换热介质大径端接头之间。本专利技术还具有如下技术特征：所述的储热模块组中，相邻两层的储热模块单元的换热管的管径递增幅度为2％～10％。所述的储热模块组中，位于同一层的储热模块单元的换热管的管径相等。所述的换热管上沿着轴向设置有多层向四周径向发散设置的换热片。所述的内壳体的轴截面为正方形，内壳体的内部宽度与换热片直径的比值控制在(1.75～2):1之间。所述的内壳体外包覆有一层保温层，保温层外套装有外保护壳体。所述的多个储热模块单元间隙配合安装在支撑架上，使得储热模块组中，相邻的储热模块单元之间具有收缩缝隙，实现多层多列的阵列式排布结构。所述的的储热模块组的纵向两端分别设置有换热管能够伸出的定位板。所述的小径端布水器和大径端布水器均设置在箱体外部。所述的变径连接弯头上包覆有保温层。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：(Ⅰ)本专利技术的模块化的储热模块单元结构设计，只有一路换热管路，可以使结构内部换热效果最大化，提升了储热量和储热效率。本专利技术的换热管路为多列竖向平行并列的换热介质变径S形通路，高温换热介质从小管径的换热管流向大管径的换热管，低温换热介质从大管径的换热管流向小管径的换热管，换热介质温度高时换热接触面积小，流速快，换热介质温度低时换热接触面积大，流速慢，通过改变接触面积和流速的方法，实现每次的换热量保持相同水平。(Ⅱ)本专利技术的变经式的流道设计，提高了整个储热装置的去放热量平衡；相对于同等体积的储热装置，提高了储热量。(Ⅲ)本专利技术提供一种优化的储热设备结构，使得储热设备可以根据实际情况增加或更换储热模块，降低了使用和维护成本。附图说明图1为本专利技术的模块化的固液两相储热装置内部结构示意图。图2是本专利技术的储热模块组的整体结构示意图。图3是变径连接管的结构示意图。图4是储热模块单元的结构示意图。图5是多运行模式的固液两相储热系统的整体结构示意图。图中各个标号的含义为：1-储热装置，2-用户侧循环管路，3-系统侧多运行模式循环管路，4-换热器；101-箱体，102-储热模块组，103-储热模块单元，104-变径连接弯头，105-变径连接管，106-小径端布水器，107-换热介质小径端接头，108-连接管，109-大径端布水器，110-换热介质大径端接头，111-支撑架，112-收缩缝隙，113-定位板；10301-内壳体，10302-换热管，10303-储热材料，10304-换热片，10305-保温层，10306-外保护壳体；201-用户侧循环泵，202-末端用户；301-系统侧循环泵，302-第一阀门，303-热源，304-第二阀门，305-第三阀门，306-第四阀门，307-第五阀门，308-第六阀门，309-第七阀门；401-用户侧换热管，402-系统侧换热管。以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。具体实施方式本专利技术主要要解决的技术问题包括：解决现有技术中储热装置热量分布不均，温度分层，部分储热材料物态变化不彻底的现象；改善设备结构形式，解决现有设备储热量有待提高的问题；提高设备检维修的可行性，提高设备运维的稳定性；降低系统的运行成本。需要说明的是，本专利技术中的所有零部件和材料，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件和材料。需要说明的是，本专利技术中的换热管的管径为换热管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化的固液两相储热装置，包括箱体(101)，其特征在于，箱体(101)内沿着纵向安装有储热模块组(102)，所述的储热模块组(102)包括多个纵向布设的储热模块单元(103)，多个储热模块单元(103)呈现多层多列的阵列式排布结构，每层横向排布有数量相等的多个储热模块单元(103)，沿着竖向排布有多层储热模块单元(103)；/n所述的储热模块单元(103)包括封闭的内壳体(10301)，内壳体(10301)中安装有两端伸出内壳体(10301)轴向端面的换热管(10302)，换热管(10302)和内壳体(10301)之间的腔体内填充有储热材料(10303)；/n储热模块组(102)中，沿着竖向从顶层至底层或从底层至顶层的换热管(10302)的管径逐层递增，每个位于同一列的多层储热模块单元(103)中的换热管(10302)通过变径连接弯头(104)依次串联，形成多列竖向平行并列的换热介质变径S形通路；/n储热模块组(102)中，竖向最顶层或竖向最底层的管径最小的多个换热管(10302)的端部均通过变径连接管(105)与小径端布水器(106)相连，小径端布水器(106)与换热介质小径端接头(107)相连；竖向最底层或竖向最顶层的管径最大的多个换热管(10302)的端部均通过连接管(108)与大径端布水器(109)相连，大径端布水器(109)与换热介质大径端接头(110)相连，使得多列平行并列的换热介质变径S形通路并联在换热介质小径端接头(107)和换热介质大径端接头(110)之间。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模块化的固液两相储热装置，包括箱体(101)，其特征在于，箱体(101)内沿着纵向安装有储热模块组(102)，所述的储热模块组(102)包括多个纵向布设的储热模块单元(103)，多个储热模块单元(103)呈现多层多列的阵列式排布结构，每层横向排布有数量相等的多个储热模块单元(103)，沿着竖向排布有多层储热模块单元(103)；
所述的储热模块单元(103)包括封闭的内壳体(10301)，内壳体(10301)中安装有两端伸出内壳体(10301)轴向端面的换热管(10302)，换热管(10302)和内壳体(10301)之间的腔体内填充有储热材料(10303)；
储热模块组(102)中，沿着竖向从顶层至底层或从底层至顶层的换热管(10302)的管径逐层递增，每个位于同一列的多层储热模块单元(103)中的换热管(10302)通过变径连接弯头(104)依次串联，形成多列竖向平行并列的换热介质变径S形通路；
储热模块组(102)中，竖向最顶层或竖向最底层的管径最小的多个换热管(10302)的端部均通过变径连接管(105)与小径端布水器(106)相连，小径端布水器(106)与换热介质小径端接头(107)相连；竖向最底层或竖向最顶层的管径最大的多个换热管(10302)的端部均通过连接管(108)与大径端布水器(109)相连，大径端布水器(109)与换热介质大径端接头(110)相连，使得多列平行并列的换热介质变径S形通路并联在换热介质小径端接头(107)和换热介质大径端接头(110)之间。


2.如权利要求1所述的模块化的固液两相储热装置，其特征在于，所述的储热模块组(102)中，相邻两层的储热模块单元(103)的换热管(10302)的管径递增幅度为2％～10％...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹龙，张瑾，田玉宝，胡波，种蕊，艾腾飞，王珊珊，
申请(专利权)人：西安联创分布式可再生能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61