本實(shí)用新型涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及熱能儲(chǔ)存過程中使用的相變蓄熱裝置，尤其涉及一種非等間距螺旋管相變蓄熱器。

背景技術(shù)：

相變蓄熱技術(shù)在很多能源系統(tǒng)，如太陽能、制冷空調(diào)、余熱利用等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值，能夠有效的調(diào)節(jié)能量供需，其中相變蓄熱器是作為相變蓄能技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際蓄放熱過程必不可少的裝置。

管殼式相變蓄熱器是目前主要的蓄熱器形式之一，其大致可分為兩類：一類為直管式相變蓄熱裝置，其受到換熱面積的限制造成整體的換熱系數(shù)較低；另一類是等間距的盤管或螺旋管，在換熱面積上有較大的優(yōu)勢(shì)。但是由于換熱過程中受到溫差對(duì)換熱效率的影響，使得該類裝置在換熱管的前段溫差高的部分換熱效率較高，而后部分則隨著溫差的降低而降低，導(dǎo)致整個(gè)換熱區(qū)域的溫度場(chǎng)并不均勻，從而降低整體的換熱效率，同時(shí)不均勻的溫度場(chǎng)對(duì)蓄熱材料容易局部產(chǎn)生較大的過冷度和過熱度，可能對(duì)其長期使用的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種非等間距螺旋管相變蓄熱器，通過優(yōu)化螺旋間距，提高蓄熱器溫度場(chǎng)分布的均勻性，減小溫差對(duì)整個(gè)換熱管路的換熱效率的影響，從而提高蓄熱裝置性能。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種非等間距螺旋管相變蓄熱器，包括蓄熱器殼體1與螺旋換熱管2，螺旋換熱管2設(shè)于蓄熱器殼體1內(nèi)，螺旋換熱管2的進(jìn)口管3與出口管4穿出蓄熱器殼體1；換熱流體由進(jìn)口管3進(jìn)入到螺旋換熱管2下端并由上端通過出口管4流出進(jìn)行換熱；蓄熱器殼體1內(nèi)填充相變蓄熱材料5；所述的螺旋換熱管2的螺距不等距，螺距沿?fù)Q熱流體流動(dòng)方向由下到上逐漸變小。

所述的螺旋換熱管2的螺旋直徑等于蓄熱器殼體1內(nèi)徑的3/5。

所述的進(jìn)口管3設(shè)于蓄熱器殼體1上端面，在蓄熱器殼體1內(nèi)通過一直管6由上至下伸到下方與螺旋換熱管2下端連接；出口管4設(shè)于蓄熱器殼體1上端面，與旋換熱管2上端連接。

所述的進(jìn)口管3設(shè)于蓄熱器殼體1下端面，與螺旋換熱管2下端連接；出口管4設(shè)于蓄熱器殼體1上端面，與旋換熱管2上端連接。

由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種非等間距螺旋管相變蓄熱器，通過優(yōu)化螺旋間距，提高蓄熱器溫度場(chǎng)分布的均勻性，減小溫差對(duì)整個(gè)換熱管路的換熱效率的影響，從而提高蓄熱裝置性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的非等間距螺旋管相變蓄熱器結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的非等間距螺旋管相變蓄熱器結(jié)構(gòu)示意圖二。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例一

如圖1所示，一種非等間距螺旋管相變蓄熱器，包括蓄熱器殼體1與螺旋換熱管2，螺旋換熱管2設(shè)于蓄熱器殼體1內(nèi)，螺旋換熱管2的進(jìn)口管3與出口管4穿出蓄熱器殼體1；換熱流體由進(jìn)口管3進(jìn)入到螺旋換熱管2下端并由上端通過出口管4流出進(jìn)行換熱；蓄熱器殼體1內(nèi)填充相變蓄熱材料5

相變蓄熱材料5采用任何現(xiàn)有的相變蓄熱材料均可以，如可以是水、水合鹽、石蠟、脂肪酸、硝酸鹽等”；

所述的進(jìn)口管3設(shè)于蓄熱器殼體1上端面，在蓄熱器殼體1內(nèi)通過一直管6由上至下伸到下方與螺旋換熱管2下端連接；出口管4設(shè)于蓄熱器殼體1上端面，與旋換熱管2上端連接。所述的螺旋換熱管2的螺旋直徑等于蓄熱器殼體1內(nèi)徑的3/5。本例中，所述的螺旋換熱管2的螺距不等距，螺距由下到上逐漸變小，也就是在換熱流體流動(dòng)方向螺距逐漸變小。螺距與沿程傳熱溫差成正比，可自行調(diào)節(jié)間距，具體的計(jì)算可參考后文的描述。另外，在尺寸較小后較大的彎度部分，由于直接進(jìn)行彎管機(jī)械加工難度大，可采用定制的直角彎頭進(jìn)行焊接處理。然后將螺旋換熱管2通過卡扣等標(biāo)準(zhǔn)件固定在蓄熱器殼體1的上蓋上。最后將其整體放入蓄熱器殼體1中即完成了整套蓄熱器的安裝。

供熱過程，換熱流體為供熱流體，供熱流體經(jīng)由進(jìn)口管3進(jìn)入直管6后流過螺旋換熱管2后由出口管4流出整個(gè)蓄熱器。供熱流體與蓄熱器殼體1內(nèi)的相變蓄熱材料5進(jìn)行充分的換熱，相變蓄熱材料5通過相變等過程將熱量進(jìn)行儲(chǔ)存。

取熱過程，換熱流體為取熱流體，取熱流體經(jīng)由進(jìn)口管3進(jìn)入直管6后流過螺旋換熱管2后由出口管4流出整個(gè)蓄熱器。取熱流體與蓄熱器殼體1內(nèi)的相變蓄熱材料5進(jìn)行充分的換熱，相變蓄熱材料5通過相變等過程將熱量傳遞給取熱流體。

整個(gè)過程應(yīng)使用保溫材料對(duì)整個(gè)蓄熱器進(jìn)行保溫處理，以是的保溫蓄熱效果更好。

實(shí)施例二

如圖2所示，一種非等間距螺旋管相變蓄熱器，包括蓄熱器殼體1與螺旋換熱管2，螺旋換熱管2設(shè)于蓄熱器殼體1內(nèi)，螺旋換熱管2的進(jìn)口管3與出口管4穿出蓄熱器殼體1；換熱流體由進(jìn)口管3進(jìn)入到螺旋換熱管2下端并由上端通過出口管4流出進(jìn)行換熱；蓄熱器殼體1內(nèi)填充相變蓄熱材料5

相變蓄熱材料5采用任何現(xiàn)有的相變蓄熱材料均可以，如可以是水、水合鹽、石蠟、脂肪酸、硝酸鹽等”；

所述的進(jìn)口管3設(shè)于蓄熱器殼體1下端面，與螺旋換熱管2下端連接；出口管4設(shè)于蓄熱器殼體1上端面，與旋換熱管2上端連接。所述的螺旋換熱管2的螺旋直徑等于蓄熱器殼體1內(nèi)徑的3/5。本例中，所述的螺旋換熱管2的螺距不等距，螺距由下到上逐漸變小，也就是在換熱流體流動(dòng)方向螺距逐漸變小。螺距與沿程傳熱溫差成正比，可自行調(diào)節(jié)間距，具體的計(jì)算可參考后文的描述。另外，在尺寸較小后較大的彎度部分，由于直接進(jìn)行彎管機(jī)械加工難度大，可采用定制的直角彎頭進(jìn)行焊接處理。然后將螺旋換熱管2通過卡扣等標(biāo)準(zhǔn)件固定在蓄熱器殼體1的上蓋上。最后將其整體放入蓄熱器殼體1中即完成了整套蓄熱器的安裝。

供熱過程，換熱流體為供熱流體，供熱流體經(jīng)由進(jìn)口管3進(jìn)入并流過螺旋換熱管2后由出口管4流出整個(gè)蓄熱器。供熱流體與蓄熱器殼體1內(nèi)的相變蓄熱材料5進(jìn)行充分的換熱，相變蓄熱材料5通過相變等過程將熱量進(jìn)行儲(chǔ)存。

取熱過程，換熱流體為取熱流體，取熱流體經(jīng)由進(jìn)口管3進(jìn)入并流過螺旋換熱管2后由出口管4流出整個(gè)蓄熱器。取熱流體與蓄熱器殼體1內(nèi)的相變蓄熱材料5進(jìn)行充分的換熱，相變蓄熱材料5通過相變等過程將熱量傳遞給取熱流體。

整個(gè)過程應(yīng)使用保溫材料對(duì)整個(gè)蓄熱器進(jìn)行保溫處理，以是的保溫蓄熱效果更好。

上述兩例中，螺旋換熱管2的換面積由整個(gè)蓄熱器的所需要的蓄熱功率決定：

UAΔT_m＝Q′＝P

U，蓄熱裝置整體的換熱系數(shù)

A，換熱管的面積

ΔT_m，對(duì)數(shù)溫差

Q′，換熱功率

P，需求的蓄熱功率

螺旋換熱管2的螺旋直徑約為蓄熱器殼體1內(nèi)徑的3/5左右，螺旋圈數(shù)由換熱面積推算出。如果是均勻間距的螺旋管，在蓄熱過程中由于換熱流體在進(jìn)口處溫度高，出口處溫度低，也就是進(jìn)口處溫差大，出口處溫差小。所以相同換熱面積下，換熱功率由進(jìn)口向出口方向逐漸減小。

為使得整體換熱盡量趨于同一水平，本例通過改變螺距從而改變其換熱面積來使整個(gè)換熱過程趨于一致。由于溫差ΔT_m減小導(dǎo)致?lián)Q熱速率Q′減小從而降低減小溫差ΔT_m的速率，所以為了與之匹配換熱面積A應(yīng)有所增大且與溫差成反比，即沿?fù)Q熱流體流動(dòng)方向螺旋間距與傳熱溫差成正比不斷減小。采用非等間距螺旋換熱管使得整個(gè)蓄熱裝置換熱更加均勻，更加高效。

較之傳統(tǒng)的等間距螺旋管換熱器，非等間距結(jié)構(gòu)能夠改善蓄熱器溫度場(chǎng)分布不均勻的問題，提高了蓄熱器的蓄熱/釋熱功率。簡單的結(jié)構(gòu)使得其在具體的使用過程中更加的方便可行。更加均勻的溫度分布對(duì)蓄熱材料的損害更小，有利于蓄熱材料的重復(fù)利用。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。