一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置，其中，包括地埋换热管和热泵系统，所述热泵系统包括依次通过介质管道连接的蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述地埋换热管通过管路与所述蒸发器相连接，所述地埋换热管周围缠绕基于MXene纳米增强相变材料制成的尾翅；引入MXene纳米增强相变材料制成的尾翅结合地埋管换热器，这有助于扩大土壤的传热半径，其土壤的含水层在尾翅的作用下，促进流体介质与土壤的热量交换，实现高的土壤热量抽取效率及维持土壤的热平衡性。土壤热量抽取效率及维持土壤的热平衡性。土壤热量抽取效率及维持土壤的热平衡性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置


[0001]本专利技术涉及地热能利用
，具体的说，尤其涉及一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着环境压力的不断增大，地热能利用需求也快速增长，主要有直接利用和间接利用两种方式：直接利用是抽取地下热水利用地热，其存在回灌难、回灌成本高、地下水资源被污染、地基下陷等诸多缺点，而间接利用是向地下钻井至一定深度，在井中放入双层套管地埋管换热，外管与井下高温岩体接触，换热介质从外管注入，内管流出，通过换热介质的循环往复源源不断地将地热能输出至地面，是一种“取热不取水”的新技术，换热管是换热器的元件之一，置于筒体之内，用于两介质之间热量的交换，具有很高的导热性和良好的等温性。
[0003]目前地埋管换热技术存在土壤热量抽取率较低、土壤与换热器之间的热传导率比较低等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置，其中，包括地埋换热管和热泵系统，所述热泵系统包括依次通过介质管道连接的蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述地埋换热管通过管路与所述蒸发器相连接，所述地埋换热管周围缠绕基于MXene纳米增强相变材料制成的尾翅。
[0006]优选的，所述地埋换热管为铜制材料的密封管道。
[0007]优选的，所述地埋换热管为双层套管结构，换热介质在所述地埋换热管内循环流动。
[0008]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：引入 MXene 纳米增强相变材料制成的尾翅结合地埋管换热器，这有助于扩大土壤的传热半径，其土壤的含水层在尾翅的作用下，促进流体介质与土壤的热量交换，实现高的土壤热量抽取效率及维持土壤的热平衡性。
附图说明
[0009]图1为本专利技术提出的一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置的整体结构示意图。
[0010]图2为地埋换热管周围的尾翅。
[0011]附图中：1
‑
地埋换热管、2
‑
蒸发器、3
‑
压缩机、4
‑
冷凝器、5
‑
膨胀阀、6
‑
尾翅。
实施方式
[0012]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0013]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例
[0014]请参阅说明书附图，本专利技术实施例中，一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置，包括地埋换热管1和热泵系统，所述热泵系统包括依次通过介质管道连接的蒸发器2、压缩机3、冷凝器4和膨胀阀5，所述地埋换热管1通过管路与所述蒸发器2相连接，所述地埋换热管1周围缠绕基于MXene纳米增强相变材料制成的尾翅6；所述地埋换热管1为铜制材料的密封管道；所述地埋换热管1为双层套管结构，换热介质在所述地埋换热管1内循环流动。
[0015]浅层垂直地埋热管换热器是由铜制材料，密封管道，并且周围缠绕基于 MXene 纳米增强相变材料制成的尾翅（鳍）组成，以减少土壤中空气体积分数，并根据土壤结构层的不同，通过高压水来实现注入导电粒子，尾翅（鳍）材料可以在土壤空气中形成永久性热传导网络，同时，通过不同土壤层和含水量的电渗透驱动水流效率，进而提高地埋管换热器的热交换率、热泵机组性能和维持土壤的热平衡性。通过将 MXene 纳米增强相变材料的尾翅（鳍）安装在埋热管换热器的周围，实现高的土壤热量抽取效率及维持土壤的热平衡性。
[0016]铜管换热器长度为 6 米，为套管模式，直接插入土壤中，并通过流体介质在 U 形管内的循环与土壤发生热量交换，其 MXene 纳米增强相变材料制成的尾翅（鳍）有助于扩大土壤的传热半径，其土壤的含水层在尾翅（鳍）的作用下，促进流体介质与土壤的热量交换，并输送到热泵系统中，实现低品位的能源向高品位能源的转换，并可以长期保持土壤的热平衡特性，提高热能输出。
[0017]本专利技术中，引入 MXene 纳米增强相变材料制成的尾翅结合地埋管换热器，这有助于扩大土壤的传热半径，其土壤的含水层在尾翅的作用下，促进流体介质与土壤的热量交换，实现高的土壤热量抽取效率及维持土壤的热平衡性；本申请结构简单，实用性强，且操作简单值得推广。
[0018]以上的仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本专利技术的保护范围，这些都不会影响本专利技术实施的效果和专利的实用性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米增强相变材料的浅层垂直地埋管换热装置，包括地埋换热管（1）和热泵系统，所述热泵系统包括依次通过介质管道连接的蒸发器（2）、压缩机（3）、冷凝器（4）和膨胀阀（5），所述地埋换热管（1）通过管路与所述蒸发器（2）相连接，其特征在于：所述地埋换热管（1）周围缠绕基于MXene纳米增强相变材料制成的尾翅...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔元龙，仝晖，庄培芝，邹苒，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：