本发明专利技术提供了一种相变储热装置及其储热方法，属于储热技术领域。其技术方案为：一种相变储热装置，其特征在于，包括储热罐、设置在所述储热罐的内部的相变储热组件以及设置在所述储热罐中心位置的换热盘管，所述储热罐内且位于所述换热盘管的下方设置有加热器，所述储热罐内填充有显热储热介质；所述相变储热组件包括若干个导热材料制成的密封罐体，相邻的两个所述密封罐体之间通过隔层板固定，所述隔层板固定在所述储热罐的内壁上，所述密封罐体内部填充有相变材料，所述密封罐体的外部设置有导热材料制成的传热骨架。本发明专利技术的有益效果为：结构简单，设计合理，相变材料填充方式简便，储/放热速率快。储/放热速率快。储/放热速率快。
【技术实现步骤摘要】
一种相变储热装置及其储热方法
[0001]本专利技术涉及储热
，尤其涉及一种相变储热装置及其储热方法。
技术介绍
[0002]如今，我国的热/冷能消耗约占全社会总能源消耗的40％，有效的提高能源系统中热/冷能的利用效率将对我国的能源问题产生重要的战略意义。储热技术可以很好地解决热能供应与需求过程中时间和空间上的不匹配问题，是一种提高能源系统中热/冷能利用效率的有效途径。目前，储热技术主要可以分为三种：显热储存，潜热储存，化学热储存。显热储存主要是利用比热容较大的物质在升温/降温过程中所进行热能的储存与释放。潜热储存是利用相变材料在发生相变(通常是“固-液”相变)过程中会吸收/释放大量的相变潜热来进行热能的储存与释放。化学热储存是利用可逆化学反应过程的反应热来进行热能的储存与释放。
[0003]目前，已经出现了一些以显热储热或潜热储存原理为基础的热能储存装置，化学热储存由于其成本的限制并没有大规模应用。但是，现有的显热储存装置存在体积庞大，储热密度低等问题，潜热储存装置虽不存在上述问题，然而其最大的缺点就是相变材料导热系数低，换热流体与相变材料之间的换热能力较差，这极大的影响了储热装置的效率。关于显热储热技术与潜热储热技术相结合的储热装置并不多见。因此，将两种储热技术优势进行整合的研究有待进一步开展。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种针对现有储热技术中的不足而提出一种结构简单，设计合理，相变材料填充方式简便，储/放热速率快的相变储热装置及其储热方法。
[0005]本专利技术是通过如下措施实现的：一种相变储热装置，其特征在于，包括储热罐、设置在所述储热罐的内部的相变储热组件以及设置在所述储热罐中心位置的换热盘管，所述储热罐内且位于所述换热盘管的下方设置有加热器，所述储热罐内填充有显热储热介质；所述显热储热介质通常为水。
[0006]所述相变储热组件包括若干个导热材料制成的密封罐体，相邻的两个所述密封罐体之间通过隔层板固定，所述隔层板固定在所述储热罐的内壁上，所述密封罐体内部填充有相变材料，所述密封罐体的外部设置有导热材料制成的传热骨架。所述传热骨架采用高传热系数的材料且高度略小于所述密封罐体的高度，比如铜，采用直径为1mm的黄铜丝编织而成。所述隔层板上的设置有凹槽，所述密封罐体设置在所述凹槽内，所述储热罐的上下两端均设置有与所述密封罐体配合的限位槽。
[0007]所述储热罐外壁面由低导热系数的保温材料进行包裹以减少热损失或者所述储热罐设置保温层，所述保温层设计成可更换的具有复合保温结构的柔性护套或者夹层结构。所述换热盘管采用双螺旋盘管结构并固定在所述储热罐上。
[0008]所述储热罐包括上端敞开下端密封圆柱形的罐体以及通过压盖密封的顶盖，所述
换热盘管固定在所述顶盖上且所述换热盘管的换热流体进口和换热流体出口均伸出所述顶盖。所述顶盖的密封方式采用压盖密封，并在所述顶盖和所述储热罐侧壁之间衬有橡胶制成的弹性密封垫片加强密封性。
[0009]设置在所述换热盘管内部的相变储热组件构成内储热单元，若干个周向均布在所述换热盘管外侧的相变储热组件构成外储热单元，所述加热器位于所述内储热单元和外储热单元之间。所述外储热单元中的相邻的两个相变储热组件之间的夹角为30
°
。轴向方向上，所述内储存单元一般设置5个所述密封罐体，所述外储热单元一般设置四个所述密封罐体。
[0010]所述储热罐的内部同心设置有环形支撑板，所述环形支撑板固定在所述储热罐的内壁上，所述隔层板固定在所述环形支撑板上。所述隔层板可焊接在环形支撑板上也可以采用可拆卸连接。所述环形支撑板可以用以确定所述相变储热组件和所述隔层板的位置，并且承担其重力。
[0011]所述加热器周向均布有四个，所述加热器的引线从所述储热罐的底部伸出。所述加热器为PTC加热器，其安装位置位于所述储热罐底部圆半径的二分之一处。
[0012]所述相变材料的填充体积不大于所述密封罐体容积的85％，用于防止相变材料固-液体相变积变化。
[0013]所述储热罐的内部上中下三个部分分别布置了K型热电偶，所述K型热电偶检测所述储热罐内的温度变化，所述储热罐内温度不超过所述显热储热介质的沸点。如果所述储热罐内的所述显热储热介质沸腾会产生蒸汽进而导致储热装置承压，便会对实验工程应用产生一定危险。
[0014]所述罐体的上部以及所述顶盖的壁厚为所述罐体下部壁厚的1.5倍。根据以往研究成果，所述储热罐的热损失集中在所述储热罐的顶盖。
[0015]所述相变材料为石蜡基相变材料，所述显热储热介质为水，水温不超过100℃。所述装置是用于低温储热(100℃以下)，如果罐内温度超过100℃，产生蒸汽导致储热装置承压，便会对实验工程应用产生一定危险。所述显热储热介质也可以为油。
[0016]石蜡作为低温相变材料，成本低廉，获取方便，可供选择的熔点范围广。但是由于石蜡导热系数低，传热性能较差，所以本专利技术中的相变材料也可以为高导热系数的金属基或碳基复合相变材料等。
[0017]所述隔层板的材质均为304不锈钢；所述密封罐体的材质为马口铁；所述密封罐体的罐身和罐盖之间可以采用螺纹连接且连接处设置有密封圈，这样可以防止所述储热罐中的介质流入相变储热单元，或者液态相变材料从相变储热单元中流出。
[0018]相变储热装置的储热方法通过所述加热器对所述显热储热介质进行加热，所述相变材料通过加热后的所述显热储热介质进行储热；或对所述换热盘管通入废热，通过所述废热对所述显热储热介质进行加热，所述相变材料通过加热后的所述显热储热介质进行储热。
[0019]所述相变储热组件的密封罐体内的所述相变材料的熔点从上到下逐渐减小，因为采用加热器加热的介质，例如水，温度高的水会上升，会先与相变材料进行换热，以及通过所述废热对所述显热储热介质进行加热，废热也会先与上部的相变材料进行换热，这样可以提高换热效率。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：结构简单，设计合理，所述相变材料填充方式简便，储/放热速率快；该储热装置有两种储热方式：一种是采用谷电直接加热水的方式进行储热；另外一种是利用具有一定温度的废热流体流过所述换热盘管与水进行换热的方式进行储热。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的俯视图。
[0022]图2为图1中A-A处的剖视图。
[0023]图3为加热器的结构示意图。
[0024]图4为传热骨架的正视图。
[0025]图5为传热骨架的俯视图。
[0026]图6为密封罐体的剖视图。
[0027]其中，附图标记为：1、换热盘管；2、顶盖；3、罐体；4、环形支撑板；5、外储热单元；6、隔层板；7、罐身；8、内储热单元；9、加热器；10、压紧螺母；11、密封橡胶圈；12、压紧螺栓；13、传热骨架；14、罐盖；15、相变材料。
具体实施方式
[0028]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种相变储热装置，其特征在于，包括储热罐、设置在所述储热罐的内部的相变储热组件以及设置在所述储热罐中心位置的换热盘管，所述储热罐内且位于所述换热盘管的下方设置有加热器，所述储热罐内填充有流体的显热储热介质；所述相变储热组件包括若干个导热材料制成的密封罐体，相邻的两个所述密封罐体之间通过隔层板固定，所述隔层板固定在所述储热罐的内壁上，所述密封罐体内部填充有相变材料，所述密封罐体的外部设置有导热材料制成的传热骨架。2.根据权利要求1所述的相变储热装置，其特征在于，所述相变储热组件的密封罐体内的所述相变材料的熔点从上到下逐渐减小。3.根据权利要求1所述的相变储热装置，其特征在于，所述储热罐包括上端敞开下端密封圆柱形的罐体以及通过压盖密封的顶盖，所述换热盘管固定在所述顶盖上且所述换热盘管的换热流体进口和换热流体出口均伸出所述顶盖。4.根据权利要求1所述的相变储热装置，其特征在于，设置在所述换热盘管内部的相变储热组件构成内储热单元，若干个周向均布在所述换热盘管外侧的相变储热组件构成外储热单元，所述加热器位于所述内储热单元和外储热单元之间。5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙东，宋长山，范路，张强，李丹丹，胡晓峰，郑炜博，徐红梅，周亮，张晓菡，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心胜利油田检测评价研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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