一種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一種取之不盡、用之不竭的能源，同時具有無污染、環(huán)境友好型的特點，因此，高效開發(fā)利用太陽能可以取得極高的社會效益和經(jīng)濟效益。但是，太陽能的能流密度不均勻，并且會受到云雨風(fēng)沙等的影響，規(guī)模化應(yīng)用太陽能具有一定的技術(shù)瓶頸。目前，太陽能已經(jīng)很好的在建筑、農(nóng)業(yè)及民用等方面得到了應(yīng)用，但是效率普遍較低，通常約為10%左右。
[0003]為了高效利用太陽能，光熱電轉(zhuǎn)換被認(rèn)為是一種工業(yè)利用太陽能及解決高能耗用能問題的關(guān)鍵技術(shù)手段。光熱電轉(zhuǎn)換過程中，電能的需求與太陽輻射強度在時間上通常不同步，而太陽能儲能系統(tǒng)能夠很好的解決這一問題。太陽能儲能系統(tǒng)也就是在太陽輻照強度比較強的時候，把太陽能儲存起來，當(dāng)太陽輻射強度比較弱或者沒有太陽的時候，進(jìn)行儲能來提供能源。還有一種情況就是需要進(jìn)行電力調(diào)峰的時候，也可以通過儲能系統(tǒng)來實現(xiàn)。儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵就是系統(tǒng)儲罐的合理設(shè)計和優(yōu)化控制。
[0004]目前太陽能儲罐的設(shè)計包括兩個方面:第一，儲罐形狀問題。目前采用最多的是矩形，該形狀具有結(jié)構(gòu)簡單，布管方便等特點，但是其儲能介質(zhì)的加熱或冷卻過程具有不均勻的缺點，傳熱效果差。第二，儲罐數(shù)量問題。目前采用最多的是雙罐系統(tǒng)，也就是一個冷儲罐和一個熱儲罐。該系統(tǒng)具有過程清晰，結(jié)構(gòu)簡單等特點，但是其具有占地面積大和初投資過尚的缺點。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有儲罐系統(tǒng)在儲能介質(zhì)加熱或冷卻過程中，存在儲能介質(zhì)不能很好的實現(xiàn)溫度場的時空一致，均勻性較差，傳熱效果差，降低了系統(tǒng)的循環(huán)效率和循環(huán)次數(shù)，減少了系統(tǒng)的使用壽命，增加了系統(tǒng)的回收周期。
[0006]因此，設(shè)計一種新型高效太陽能儲罐系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能的高效轉(zhuǎn)換及無損失儲存，可以較大程度的提高系統(tǒng)效率，對于實現(xiàn)能源的友好型及可持續(xù)性具有重要的科學(xué)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐，這種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐用于解決現(xiàn)有儲罐系統(tǒng)均勻性較差，傳熱效果差的問題。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:這種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐的罐體為圓柱形的，罐體從內(nèi)到外布置三層圓柱形螺旋傳熱管道，即外層圓柱形螺旋傳熱管道、中層圓柱形螺旋傳熱管道、內(nèi)層圓柱形螺旋傳熱管道，每層圓柱形螺旋傳熱管道均從上到下貫穿于罐體內(nèi)；流體入口管分成三個入口分支管，每個分支管上均設(shè)置調(diào)節(jié)閥，三個入口分支管分別各自連接一層圓柱形螺旋傳熱管道的入口，一一對應(yīng)，三層圓柱形螺旋傳熱管道的出口在罐體底部匯集到一條出口匯管上，出口匯管延伸到罐體外；罐體外壁設(shè)置保溫層。
[0009]上述方案中罐體采用奧氏體不銹鋼制作；保溫層采用玻璃棉保溫材料。
[0010]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明通過多層螺旋管布管結(jié)構(gòu)，合理實現(xiàn)儲能介質(zhì)軸向和縱向的均勻加熱或冷卻過程，提高系統(tǒng)的傳熱效率，減少系統(tǒng)的傳熱時間，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的目的，實現(xiàn)了儲罐結(jié)構(gòu)特征的革新；實現(xiàn)了傳熱過程的3層對稱性，增加了系統(tǒng)對稱傳熱的可行性。
[0011]2、本發(fā)明改變傳統(tǒng)矩形儲罐的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計圓柱形儲罐結(jié)構(gòu)，增加傳熱效果及分布規(guī)律，實現(xiàn)儲罐系統(tǒng)內(nèi)儲能介質(zhì)的加熱冷卻時空一致性和均勻性，達(dá)到了高效換熱和高效儲能的效果，增加了系統(tǒng)的使用周期和壽命。
[0012]3、本發(fā)明提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，由矩形儲罐到圓柱形儲罐的改變減少了系統(tǒng)占地面積3%，由矩形傳熱管道到多層螺旋管的改變減少了傳熱管道面積6%，并且傳熱時間能減少20%左右。
[0013]4、本發(fā)明很好的解決了儲罐系統(tǒng)中的復(fù)雜傳熱過程問題，具有高效、簡單、低成本等特點。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中三層圓柱形螺旋傳熱管道的布置圖。
[0015]圖中:1罐體，2外層圓柱形螺旋傳熱管道，3中層圓柱形螺旋傳熱管道，4內(nèi)層圓柱形螺旋傳熱管道，5流體入口管，6調(diào)節(jié)閥，7出口匯管，8保溫層。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
如圖1所示，這種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐的罐體I為圓柱形的，罐體I采用奧氏體不銹鋼制作。罐體I外壁設(shè)置保溫層8，保溫層8采用玻璃棉保溫材料。參閱圖2，罐體I從內(nèi)到外布置三層圓柱形螺旋傳熱管道，即外層圓柱形螺旋傳熱管道2、中層圓柱形螺旋傳熱管道3、內(nèi)層圓柱形螺旋傳熱管道4，每層圓柱形螺旋傳熱管道均從上到下貫穿于罐體I內(nèi)，中層圓柱形螺旋傳熱管道2環(huán)繞于內(nèi)層圓柱形螺旋傳熱管道4外，外層圓柱形螺旋傳熱管道2環(huán)繞于中層圓柱形螺旋傳熱管道3外，第一，通過螺旋管的布置，合理實現(xiàn)加熱過程的一致性，減少了系統(tǒng)管材數(shù)量和提高了傳熱效果，通過多層圓柱形螺旋管儲罐可以進(jìn)而減少了系統(tǒng)的初投資和提高了系統(tǒng)的效率；第二，通過多層螺旋管的布置，儲罐縱向溫度場更加均勻，減少了系統(tǒng)由于加熱或冷卻不均引起的對流熱損失以及減少系統(tǒng)傳熱過程中的不可逆性，即整體提高了系統(tǒng)的熱效率和使用周期。
[0017]流體入口管5分成三個入口分支管，每個分支管上均設(shè)置調(diào)節(jié)閥6，三個入口分支管分別各自連接一層圓柱形螺旋傳熱管道的入口，一一對應(yīng)，使每層圓柱形螺旋傳熱管道均有一個入口調(diào)節(jié)閥，在罐體I外就可以進(jìn)行調(diào)節(jié)流量，三層圓柱形螺旋傳熱管道的出口在罐體底部匯集到一條出口匯管7上，出口匯管7延伸到罐體I外。
[0018]當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行加載時，高溫流體通過圖中流體入口進(jìn)入儲罐，管內(nèi)介質(zhì)對儲罐內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行加熱，管內(nèi)介質(zhì)放熱后以低溫流體的形式流出，此時，儲罐內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行加熱。而當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行放載時，低溫傳熱介質(zhì)進(jìn)入儲罐并以高溫流體的形式流出，兩者的傳熱過程完全一樣，但傳熱方向不同。本發(fā)明采用了三層螺旋管進(jìn)行換熱，每層流量采用調(diào)節(jié)閥6控制，該調(diào)節(jié)閥6安裝于三層螺旋管的入口處，這樣可以合理分配每層螺旋管的流量，實現(xiàn)整個儲罐系統(tǒng)的傳熱過程一致性。每層螺旋管的有效傳熱距離減少33%，這樣可以提高系統(tǒng)的傳熱效率，并大大減少系統(tǒng)的傳熱時間。同時，傳熱距離的減少，對于儲罐內(nèi)介質(zhì)的溫度變化也有明顯改善和提高，并可以完善儲罐內(nèi)介質(zhì)由于溫度場分布不均勻引起的熱物性變化。本發(fā)明中不銹鋼儲罐罐體I采用奧氏體不銹鋼，具有較低的導(dǎo)熱率，減少傳熱損失。保溫層8采用玻璃棉保溫材料以實現(xiàn)良好的保溫效果。
【主權(quán)項】
1.一種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐，其特征在于:這種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐的罐體(I)為圓柱形的，罐體(I)從內(nèi)到外布置三層圓柱形螺旋傳熱管道，即外層圓柱形螺旋傳熱管道(2)、中層圓柱形螺旋傳熱管道(3)、內(nèi)層圓柱形螺旋傳熱管道(4)，每層圓柱形螺旋傳熱管道均從上到下貫穿于罐體(I)內(nèi)；流體入口管(5)分成三個入口分支管，每個分支管上均設(shè)置調(diào)節(jié)閥(6)，三個入口分支管分別各自連接一層圓柱形螺旋傳熱管道的入口，——對應(yīng)，三層圓柱形螺旋傳熱管道的出口在罐體(I)底部匯集到一條出口匯管(7)上，出口匯管(7 )延伸到罐體(I)外；罐體(I)外壁設(shè)置保溫層(8 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐，其特征在于:所述的罐體(I)采用奧氏體不銹鋼制作；保溫層(8)采用玻璃棉保溫材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及的是一種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐，這種多層圓柱形螺旋管太陽能儲罐的罐體為圓柱形的，罐體從內(nèi)到外布置三層圓柱形螺旋傳熱管道，即外層圓柱形螺旋傳熱管道、中層圓柱形螺旋傳熱管道、內(nèi)層圓柱形螺旋傳熱管道，每層圓柱形螺旋傳熱管道均從上到下貫穿于罐體內(nèi)；流體入口管分成三個入口分支管，每個分支管上均設(shè)置調(diào)節(jié)閥，三個入口分支管分別各自連接一層圓柱形螺旋傳熱管道的入口，一一對應(yīng)，三層圓柱形螺旋傳熱管道的出口在罐體底部匯集到一條出口匯管上，出口匯管延伸到罐體外；罐體外壁設(shè)置保溫層。本發(fā)明通過多層螺旋管布管結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的傳熱效率，減少系統(tǒng)的傳熱時間，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。
【IPC分類】B65D88/74
【公開號】CN105129264
【申請?zhí)枴緾N201510441484
【發(fā)明人】毛前軍, 劉曉燕, 徐穎, 彭麗, 李曉慶, 施微, 劉立君, 吳紅軍, 張麗婭
【申請人】東北石油大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月26日