一种三套管直肋式相变蓄热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三套管直肋式相变蓄热器，具体涉及相变蓄热领域。该系统包括：换热流体进口，换热流体出口，控制阀，中心圆管，中间套管，外层筒体，相变材料，直肋片，保温材料，外层管道；中心圆管，中间套管与外层筒体以同一圆心，半径依次增大形成三套管，相变材料填充于中心圆管与中间套管之间的环形空间。换热流体流经中心圆管与外层管道区域。直肋片分别相互交替非均等分布在中心圆管外侧与中间套管内侧。本结构与普通套管式蓄热器相比，增大了流体与相变材料的换热面积，由于在中心圆管与中间套管上下端固接不同数量的直肋片，避免了由于自然对流而引起的管内下端相变材料熔化速率慢的问题。达到提高蓄热器蓄热效率、相变材料蓄热更均匀的效果。相变材料蓄热更均匀的效果。相变材料蓄热更均匀的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种三套管直肋式相变蓄热器


[0001]本技术属于相变蓄热领域。尤其涉及一种三套管直肋式相变蓄热器利用太阳能或工业余热等进行储能，增大流体与相变材料的换热面积，相变材料蓄热更均匀，提高相变材料的利用率，加快蓄热效率。

技术介绍

[0002]随着人类社会的发展，能源消费日益增长的需求与供应不足的矛盾越来越明显，能源危机越来越严重。工业领域能源消费量占到了能源消费总量的 70%，这其中有50%的工业能耗会转变为工业余热。这些工业余热随着废气、废液的产生而流失到空气中，致使工业余热回收率较低。相变蓄热技术因其具有较高的储热能力并且温度波动较小，能够有效解决工业余热的浪费及能源供需不平衡等问题，是实现能源的有效利用，减少能源浪费的有效方式。近些年，对相变蓄热的研究成为重点。
[0003]蓄热器是一种将相变材料及换热器装置结合起来的储能换热装置，传统的管壳式相变蓄热器是双套管式，通常在相变材料区域内添加肋片翅片来强化换热，但是由于相变材料自身的特性，相变材料区域的传热系数较小，以及受自然对流的影响，因此仍然有着蓄热时间较长、蓄热熔化不均匀、蓄热效率较低等问题。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的缺点或不足，本技术提出一种三套管直肋式相变蓄热器，通过在三套管结构内加装双侧肋片，增大换热面积，达到提高蓄热器蓄热效率、相变材料蓄热更均匀的目的。
[0005]为实现上述目的，本技术提供一种三套管直肋式相变蓄热器，包括换热流体进口（1），换热流体出口（2），控制阀（3），中心圆管（4），中间套管（5），外层筒体（6），相变材料（7），直肋片（8），保温材料（9），外层管道（10）；所述中心圆管，中间套管与外层筒体以同一圆心，半径依次增大形成三套管；所述换热流体进口（1）位于蓄热器左侧，换热流体出口（2）位于蓄热器右侧；中间套管与外层筒体之间形成外层管道（10）区域。换热流体流经中心圆管（4）与外层管道（10）两处区域；相变材料（7）封装在中心圆管（4）与中间套管（5）之间的环形空间内。所述直肋片（8）分别相互交替非均等分布在中心圆管外侧与中间套管内侧；且位于蓄热器下端的两侧直肋片分布的密度较大。所述直肋片（8）通过焊接的方式固接在中心圆管（4）外侧与中间套管（5）内侧。所述相变材料（7）为固
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液相变材料；所述中心圆管（4），中间套管（5）与外层筒体（6）的材料为耐腐蚀金属。所述控制阀（3）设置在换热流体进口（1）与换热流体出口（2）处。为了防止热量的损失，所述外层筒体设有保温材料（9）。
[0006]本技术具有结构紧凑、加工方便、成本低廉，传热效率较高的特点。由于采用了三套管的结构，换热流体流经中心圆管与外层管道两层区域，将加大流体与相变材料的换热面积，并且在相变蓄热器中心圆管外侧与中间套管内侧相互交替非均等布置了纵向的直肋片，将进一步强化流体与相变材料之间的换热。使其在相变材料的相变温度下，能够较
快完成热能的储存，在需要时，利用储存的热能进行后序换热。交替非均等布置的纵向直肋片的存在，使得相变材料蓄热更均匀，避免了因自然对流引起的下部相变材料熔化速率慢的问题，蓄热效率将大大提高。
附图说明
[0007]图1为本技术一种三套管直肋式相变蓄热器管道及肋片排列示意图。
[0008]图2为本技术一种三套管直肋式相变蓄热器整体外形示意图。
[0009]图3为本技术一种三套管直肋式相变蓄热器轴侧剖视图。
[0010]图中1
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换热流体进口，2
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换热流体出口，3
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控制阀，4
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中心圆管，5
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中间套管，6
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外层筒体，7
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相变材料，8
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直肋片，9
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保温材料，10
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外层管道。
具体实施方式
[0011]为了更好地理解本技术，下面结合附图对本技术作进一步地描述。
[0012]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。
[0013]本技术包括换热流体进口（1），换热流体出口（2），控制阀（3），中心圆管（4），中间套管（5），外层筒体（6），相变材料（7），直肋片（8），保温材料（9），外层管道（10）；所述中心圆管，中间套管与外层筒体以同一圆心，半径依次增大形成三套管；所述换热流体进口（1）位于蓄热器左侧，换热流体出口（2）位于蓄热器右侧；中间套管与外层筒体之间形成外层管道（10）区域。换热流体流经中心圆管（4）与外层管道（10）两处区域；相变材料（7）封装在中心圆管（4）与中间套管（5）之间的环形空间内。所述直肋片（8）分别相互交替非均等分布在中心圆管外侧与中间套管内侧；且位于下端的两侧直肋片分布的密度较大。所述直肋片（8）通过焊接的方式固接在中心圆管（4）外侧与中间套管（5）内侧。所述相变材料（7）为固
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液相变材料；所述中心圆管（4），中间套管（5）与外层筒体（6）的材料为耐腐蚀金属。所述控制阀（3）设置在换热流体进口（1）与换热流体出口（2）处。为了防止热量的损失，所述外层筒体设有保温材料（9）。
[0014]当高温热流体（来自于太阳能、工业余热等）通过热流体进口管（1）进入相变蓄热器后，将通过中心圆管（4）与外层管道（10）的管壁将热流体的热量传递给相变材料（7），相变材料（7）将从区域两侧由固态逐渐开始融化，由于交替非均等布置的纵向直肋片的存在，使得相变材料（7）由固态变为液态的速度加快，整体熔化更均匀。使热能不断转化为潜热储存在相变材料内，直到固态相变蓄热材料完全转化为液态，此时相变材料中热量的存储容量达到饱和。
[0015]当需要热能时，冷流体沿着换热流体进口（1）进入，从换热流体出口（2）流出，此时冷流体通过管壁吸收相变材料中储存的热量，由于交替非均等布置的纵向直肋片的存在，使得相变材料（7）的放热过程更加均匀。当相变材料放出部分热量后，换热管内壁面的液体逐渐凝固，随着放热量的增加，相变蓄热材料由液态渐变为固态，待全部转变为固态后，不再释放热量。
[0016]蓄热放热过程可重复进行，实现冷、热流体与固
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液相变材料之间的高效换热。
[0017]尽管本技术的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中
所列运用。它完全可以被适用于各种适合本技术的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本技术并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三套管直肋式相变蓄热器，其特征在于，包括换热流体进口（1），换热流体出口（2），控制阀（3），中心圆管（4），中间套管（5），外层筒体（6），相变材料（7），直肋片（8），保温材料（9），外层管道（10）；所述中心圆管，中间套管与外层筒体以同一圆心，半径依次增大形成三套管；所述换热流体进口（1）位于蓄热器左侧，换热流体出口（2）位于蓄热器右侧；中间套管与外层筒体之间形成外层管道（10）区域。2.根据权利要求1所述的一种三套管直肋式相变蓄热器，其特征在于，所述相变材料（7）封装在中心圆管（4）与中间套管（5）之间的环形空间内；换热流体流经中心圆管（4）与外层管道（10）两处区域。3.根据权利要求1所述的一种三套管直肋式相变蓄热器，其特征在于，所述直肋片（8）分别相...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋静智，邵国伟，杨奇，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：新型
国别省市：