本發(fā)明涉及的是一種余熱利用領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種相變蓄熱式蒸汽蓄熱器。

背景技術(shù)：

蒸汽蓄熱器是以水和蒸汽為介質(zhì)的蓄熱發(fā)熱壓力容器，其主要利用水溫變化產(chǎn)生的顯熱變化蓄存熱能。蓄熱能力的大小直接取決于水的比熱、裝置體積和放熱階段溫差。蒸汽蓄熱器的整個(gè)體積龐大，用汽溫差和壓力差過大，不可逆熱能損失巨大。

相變儲(chǔ)熱是利用固‐固相變或固‐液相變的潛熱吸收或釋放進(jìn)行熱能儲(chǔ)存的方式。由于其相變潛熱較大，儲(chǔ)熱密度是顯熱儲(chǔ)熱的數(shù)倍。相對(duì)于顯熱儲(chǔ)熱，相變儲(chǔ)熱以很小的溫差吸收熱量或放出熱量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的相變蒸汽蓄熱器通過雙層殼體實(shí)現(xiàn)耐壓使得加工成本極其昂貴，同時(shí)蓄熱材料的液化灌裝也非常困難等缺陷，提出一種新型的相變蓄熱式蒸汽蓄熱器。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：筒形壓力容器、噴嘴和相變蓄熱體，其中：筒形壓力容器橫向設(shè)置，其頂部設(shè)有蒸汽入口，噴嘴沿軸向設(shè)置于筒形壓力容器內(nèi)的底部且通過管道與蒸汽入口相連，相變蓄熱體均勻設(shè)置于噴嘴上方。

所述的相變蓄熱體與筒形壓力容器頂部?jī)?nèi)壁之間留有間隔空間。

所述的相變蓄熱體包括：密閉的金屬容器和定型相變蓄熱材料，其中：定型相變蓄熱材料充填于金屬容器中。

所述的金屬容器為球形。

所述的筒形壓力容器內(nèi)設(shè)有篩網(wǎng)，相變蓄熱體堆疊于篩網(wǎng)上。

所述的金屬容器為圓管形。

所述的相變蓄熱體沿筒形壓力容器徑向分層設(shè)置。

所述的相變蓄熱體通過管排支架設(shè)置于筒形壓力容器內(nèi)。

所述的筒形壓力容器的軸向一端設(shè)有檢修孔。

所述的筒形壓力容器頂部設(shè)有蒸汽出口。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明增加了單位體積蓄熱密度，減小了蓄熱器的體積，制造成本低，增加了換熱面積，提高了蓄熱和放熱功率。相變蓄熱材料在相變過程中溫度變化范圍小，減小了換熱溫差，不可逆損失降低，能限制蓄熱器內(nèi)工質(zhì)溫度壓力的波動(dòng)，能夠?qū)ο录?jí)用戶輸出溫度壓力恒定的高品位蒸汽。

附圖說(shuō)明

圖1為帶有圓管形相變蓄熱體的蒸汽蓄熱器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為帶有球形相變蓄熱體的蒸汽蓄熱器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1筒形壓力容器、2腳架、3飽和水、4定型相變蓄熱材料、5金屬容器、6蒸汽入口、7噴嘴、8蒸汽管道、9蒸汽出口、10檢修孔、11飽和水蒸汽、12排水口、13管排支架、14篩網(wǎng)、15相變蓄熱體。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例包括：筒形壓力容器1、噴嘴7和相變蓄熱體15，其中：筒形壓力容器1橫向設(shè)置，其頂部設(shè)有蒸汽入口6，噴嘴7沿軸向設(shè)置于筒形壓力容器1的底部且通過管道與蒸汽入口6相連，相變蓄熱體15均勻設(shè)置于噴嘴7上方。

所述的相變蓄熱體15包括：密閉的金屬容器5和定型相變蓄熱材料4，其中：定型相變蓄熱材料4充填于金屬容器5中。所述的金屬容器5為圓管形。

所述的定型相變蓄熱材料4可以根據(jù)蓄熱溫度范圍選擇，優(yōu)選采用各類有機(jī)相變材料、低溫金屬或低溫合金。

所述的筒形壓力容器1為鋼制耐壓容器，且為圓筒形，橫向放置。筒形壓力容器1的頂部?jī)赏鈧?cè)壁設(shè)有蒸汽入口6和蒸汽出口9，其右端面開設(shè)有便于安裝內(nèi)部設(shè)備的檢修孔10。筒形壓力容器1外壁底部設(shè)有腳架2，作為整個(gè)裝置的支撐。

所述的筒形壓力容器1底部還開設(shè)有排水口12。在筒形壓力容器1內(nèi)的兩端分別安裝管排支架13。圓管形的相變蓄熱體15放置于管排支架13上，實(shí)現(xiàn)相變蓄熱體15的分層布置，每層之間間隔一定距離。

所述的筒形壓力容器1內(nèi)位于相變蓄熱體15下方設(shè)有若干噴嘴7且均勻分布。噴嘴7與橫向布置的蒸汽管道8相連即設(shè)置于蒸汽管道8上。噴嘴7的開口豎直向上。蒸汽管道8另一端與蒸汽入口6相連。

所述的相變蓄熱體15與筒形壓力容器1頂壁之間的距離大于五分之一筒形壓力容器內(nèi)徑且相變蓄熱體15整體浸沒在飽和水3中。筒形壓力容器1內(nèi)腔上部部分空間充滿飽和水蒸汽11，并與蒸汽出口9連通。飽和水蒸汽11的體積占筒形壓力容器1總?cè)莘e的20％。

整個(gè)蒸汽蓄熱器在充汽階段，高溫高壓蒸汽由蒸汽入口6通過噴嘴7進(jìn)入蓄熱器內(nèi)部，這些高溫高壓蒸汽的進(jìn)入使得容器內(nèi)壓力上升，飽和水3由飽和狀態(tài)變成過冷狀態(tài)，蒸汽冷凝變?yōu)橐簯B(tài)水。同時(shí)，汽液兩相流在相變蓄熱體15間流動(dòng)，不斷沖刷每個(gè)相變蓄熱體15，相變蓄熱體15內(nèi)定型相變蓄熱材料4吸收熱量，在達(dá)到一定溫度時(shí)發(fā)生相變，蒸汽在相變蓄熱體15外表面冷凝。這樣高溫高壓蒸汽釋放出的顯熱和凝結(jié)潛熱同時(shí)被周圍的液態(tài)水和相變蓄熱體15吸收，蓄熱器內(nèi)壓力升高，液態(tài)水溫度上升，相變蓄熱體15內(nèi)定型相變蓄熱材料4由于吸熱發(fā)生相變。

整個(gè)蒸汽蓄熱器在放熱階段，蒸汽出口9與外部下級(jí)用戶管道連通，蓄熱器內(nèi)蒸汽排出，內(nèi)部壓力下降，蓄熱器內(nèi)飽和水3變?yōu)檫^熱水，內(nèi)部發(fā)生閃蒸，產(chǎn)生蒸汽。同時(shí)，當(dāng)液態(tài)水溫度低于定型相變蓄熱材料4的相變溫度時(shí)，定型相變蓄熱材料4發(fā)生相變，釋放的相變潛熱通過金屬容器5向外傳遞給液態(tài)水，在相變蓄熱體15表面發(fā)生表面沸騰，產(chǎn)生大量蒸汽。因?yàn)槎ㄐ拖嘧冃顭岵牧?在相變過程中的溫度接近恒定，可以使蓄熱器在放熱過程中保持輸出蒸汽壓力、溫度較小的波動(dòng)，從而在一定程度上維持輸出蒸汽的品質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，在相變溫度范圍內(nèi)，以很小的溫差吸收熱量或放出熱量，這使得不可逆熱能損失大為降低，保證了輸出蒸汽溫度、壓力的相對(duì)穩(wěn)定，為其所收集熱能的高效重新利用，帶來(lái)了較大的便利。定型相變蓄熱材料沉浸在液體水中形成各種高效的換熱流動(dòng)結(jié)構(gòu)，在水和水蒸汽之間形成汽液兩相流換熱結(jié)構(gòu)，提高定型相變蓄熱材料換熱能力。有效增加了單位體積蓄熱密度，減小蓄熱器的體積，提高換熱速度即蓄熱/放熱速度，安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

實(shí)施例2

如圖2所示，本實(shí)施例包括：筒形壓力容器1、噴嘴7和相變蓄熱體15，其中：筒形壓力容器1橫向設(shè)置，其頂部設(shè)有蒸汽入口6，噴嘴7沿軸向設(shè)置于筒形壓力容器1的底部且通過管道與蒸汽入口6相連，相變蓄熱體15均勻設(shè)置于噴嘴7上方。

本實(shí)施例與實(shí)施例1相比的不同之處在于：所述的金屬容器5為球形，定型相變蓄熱材料4充填于球形的金屬容器5中，使得整個(gè)相變蓄熱體15為球體。所述的筒形壓力容器1內(nèi)設(shè)有篩網(wǎng)14，相變蓄熱體15堆疊于篩網(wǎng)14上。篩網(wǎng)14位于噴嘴7上方。相變蓄熱體15與筒形壓力容器1頂壁之間的距離大于五分之一筒形壓力容器1內(nèi)徑。

與實(shí)施例1相比，本實(shí)施例進(jìn)一步的技術(shù)效果在于，提高了相變蓄熱體在筒形壓力容器中的堆疊密度，進(jìn)一步有效增加了單位體積蓄熱密度，減小了蓄熱器的體積。