本實(shí)用新型涉及一種相變蓄熱換熱裝置，具體涉及一種利用太陽能和工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高溫余熱實(shí)現(xiàn)相變儲能供能的相變蓄熱換熱器。

背景技術(shù)：

目前,在現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)中,熱能是最重要的能源之一。但是,大多數(shù)能源,如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮芎凸I(yè)余熱廢熱等,都存在間斷性和不穩(wěn)定的特點(diǎn),在許多情況下人們還不能合理的利用能源。例如在不需要熱時,卻又大量的熱量產(chǎn)生而在急需時又不能及時提供，有時供應(yīng)熱量有很大一部分作為余熱被損失掉等等。蓄熱換熱器就是解決這種問題的一種裝置,將暫時不用或多余的熱能通過蓄熱材料儲存起來,需要時再釋放熱能。

近年來對蓄熱換熱器的開發(fā)或改進(jìn)，大都從提高換熱效率方面出發(fā)，針對蓄熱換熱器內(nèi)部溫度分布不均勻及局部出現(xiàn)相變“死區(qū)”等問題解決措施較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是目前的蓄熱換熱器內(nèi)部溫度分布不均勻及局部出現(xiàn)相變“死區(qū)”，提供一種合理布置換熱流體管路來提高儲能供能效率的儲能供能裝置的組合式高效相變蓄熱換熱器。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：一種相變蓄熱換熱器，包括熱流體換熱管道I、熱流體換熱管道II和冷流體換熱管道，所述的熱流體換熱管道I為環(huán)形管道，熱流體換熱管道II設(shè)在熱流體換熱管道I的中心，冷流體換熱管道設(shè)在熱流體換熱管道II的管壁I和熱流體換熱管道I的內(nèi)壁之間，所述的熱流體換熱管道I、熱流體換熱管道II和冷流體換熱管道的間隙中填充有儲能材料。

所述的熱流體換熱管道I的內(nèi)壁、熱流體換熱管道II的管壁I上和冷流體換熱管道的管壁II上均設(shè)有翅片。

所述的熱流體換熱管道I的外壁上設(shè)有隔熱層。

所述的隔熱層為玻璃纖維隔熱層。

所述的冷流體換熱管道至少有2個。

采用上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型基于套管式和多管式蓄熱換熱器的換熱特性，開發(fā)一種組合式高效相變蓄熱換熱器，合理布置換熱流體管路來提高儲能供能效率，用以互補(bǔ)或改善當(dāng)前儲能供能裝置存在的不足，一方面改善蓄熱換熱器內(nèi)部溫度場分布的不均勻性，另一方面降低相變“死區(qū)”對蓄熱換熱器蓄熱性能的影響，達(dá)到快速蓄放熱的目的。

通過在換熱管道上添加翅片增加換熱面積，加快蓄放熱速率，并減輕融化和凝固死區(qū)對整體蓄放熱時間的影響。換熱流體管道分開設(shè)置，省去了外部換熱設(shè)備的使用，避免了二次換熱能量的損失，達(dá)到高效節(jié)能、使用方便的目的。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型各流體流向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型多級儲熱換熱器示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型包括熱流體換熱管道I2、熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4，所述的熱流體換熱管道I2為環(huán)形管道，熱流體換熱管道II3設(shè)在熱流體換熱管道I2的中心，冷流體換熱管道4設(shè)在熱流體換熱管道II3的管壁I31和熱流體換熱管道I2的內(nèi)壁21之間，所述的熱流體換熱管道I2、熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4的間隙中填充有儲能材料6。外界高溫?zé)嵩赐ㄟ^熱流體換熱管道I和熱流體換熱管道II3將熱量儲存在蓄熱換熱器內(nèi)，外界低溫?zé)嵩赐ㄟ^冷流體換熱管道4將蓄熱換熱器內(nèi)的能量釋放加以利用；省去外部換熱設(shè)備的使用，減少二次換熱的能量損失，方便節(jié)能。

所述的熱流體換熱管道I2的內(nèi)壁21、熱流體換熱管道II3的管壁I31上和冷流體換熱管道4的管壁II41上均設(shè)有翅片7。熱流體換熱管道I2、熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4構(gòu)成本實(shí)用新型套管式和多管式結(jié)構(gòu)的結(jié)合，把蓄熱換熱器內(nèi)部劃分成許多小的區(qū)域，在一定程度上降低了自然對流對蓄放熱過程的影響，使蓄熱換熱器內(nèi)部溫度分布更趨均勻化，避免蓄熱換熱器內(nèi)部出現(xiàn)局部過熱。翅片7的設(shè)置一方面增加了換熱面積，加快蓄放熱速率；另一方面，減緩了凝固死區(qū)對整體凝固時間的影響，通過改變翅片的長度，改善相變死區(qū)對整體蓄放熱時間的影響。

所述的熱流體換熱管道I2的外壁22上設(shè)有隔熱層5。

所述熱流體換熱管道I2的熱流體進(jìn)口23和熱流體出口24設(shè)在外壁22上, 熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4的熱流體或冷流體的進(jìn)口和出口設(shè)在管道兩端。圖2中M向是熱流體換熱管道I2的熱流體流向，N向是熱流體換熱管道II3的熱流體流向，P向是冷流體換熱管道4的冷流體流向。本實(shí)用新型側(cè)面端蓋8處密封結(jié)構(gòu)如圖3所示。密封用墊片9選用耐高溫、耐腐蝕的石墨墊片；采用螺栓連接進(jìn)行緊固密封，螺栓具體規(guī)格根據(jù)所需具體承壓能力選擇；冷、熱流體進(jìn)出口選用螺紋連接來進(jìn)行緊固密封；冷流體進(jìn)口采用一個總管流道，進(jìn)行分流后進(jìn)入蓄熱換熱器內(nèi)部的8個成45o等間隔的冷流體換熱管道4進(jìn)行放熱供能。

所述的隔熱層5為玻璃纖維隔熱層。厚度為40-60mm，可以是40mm、50mm、60mm。隔絕與外界之間的熱量交換，減少熱能的損失。

所述的冷流體換熱管道4至少有2個。本實(shí)用新型冷流體換熱管道4有8個，8個冷流體換熱管道4在熱流體換熱管道II3的管壁I31和熱流體換熱管道I2的內(nèi)壁21之間平均分布。

所述儲能材料6采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54%KNO3-和46%NaNO3二元熔鹽，其具有蒸汽壓力低、儲能密度大、導(dǎo)熱性能好和成本低等優(yōu)點(diǎn)。同時為了增強(qiáng)儲能材料的導(dǎo)熱性能可以在儲能材料中摻雜強(qiáng)化導(dǎo)熱單元，比如金屬絲、熱管、泡沫金屬等物質(zhì)。本實(shí)用新型熱流體換熱管道I2、熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)可相同也可不同，可根據(jù)不同儲能溫度選擇不同導(dǎo)熱介質(zhì)，如導(dǎo)熱油、水等，但需要同時考慮導(dǎo)熱介質(zhì)與管路的相容性。

本實(shí)用新型儲熱時通過熱流體換熱管道I和熱流體換熱管道II與外界高溫?zé)嵩催B接，采用三套管蓄熱換熱器內(nèi)外同時加熱的方法，增加單位時間蓄熱量，加快蓄放熱速率；放熱時通過等45o間隔分布在蓄熱換熱器內(nèi)的8個冷流體換熱管道進(jìn)行放熱，通過這樣的結(jié)構(gòu)分布，把蓄熱換熱器內(nèi)部劃分成許多小區(qū)域，減薄了換熱表面間相變材料層的厚度，減小換熱熱阻，實(shí)現(xiàn)快速均勻蓄放熱。可根據(jù)實(shí)際需要將2個或2個以上本實(shí)用新型同時使用，構(gòu)成多級儲熱換熱器。

按照此技術(shù)方案和選擇不同的儲能材料，可形成多種規(guī)格的系列產(chǎn)品。按儲熱供熱的溫度不同，本裝置可制成高、中、低溫的儲能供能裝置。也可根據(jù)儲能供能量需求的大小合理選擇整個裝置的大小?？捎糜谔柲軆δ芄┠?，也可用于工業(yè)余熱的回收再利用。