一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及可再生能源利用以及蓄能技術，具體涉及一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟發展，能源的消耗量急劇增長，尤其進入20世紀，人類迫切需要尋找可以替代傳統化石燃料的新型能源。太陽能因為其儲量的無限性以及清潔性，被認為是一種極具前景的新能源，除此之外，工業余熱因為其含量豐富，也可以作為一種新型的能源。尤其是中低溫工業余熱以及太陽能，可以作為供暖以及生活熱水供給的熱源，從而極大緩解當前的能源壓力。但是，太陽能以及工業余熱資源的不穩定性，熱源與熱用戶之間時間、空間不匹配的問題，極大制約著其大規模應用。蓄熱技術的產生，解決了以上問題。而在各種蓄熱技術中，相變蓄熱，因為其蓄能密度大，蓄熱溫度近乎穩定等優點，成為蓄熱技術的研宄重點。
[0003]當前的相變蓄熱主要存在的問題在于，相變材料的導熱系數過低，載熱流體與相變材料之間的換熱效果不佳，極大影響了蓄熱器的蓄熱效率。這也是相變蓄熱難以大規模應用的原因所在。在近些年，一種直接式蓄熱系統的提出，極大的推進了相變蓄熱的研宄進展，與傳統的間接式蓄熱器不同，直接式蓄熱器中導熱油與相變材料直接接觸，不僅減少了因間壁造成的中間熱阻，同時強化了對流換熱強度。但是，當前的直接式蓄熱依舊存在著一些問題:靠近蓄熱器側壁的相變材料比較難熔化；進油口下部的相變材料難以熔化，形成了相變死區。
【發明內容】
[0004]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，該裝置能夠加快側壁處相變材料的熔化，同時消除進油口下部的相變死區，提高蓄熱器的總體蓄能量。
[0005]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，包括內殼體和外殼體，在所述內殼體和所述外殼體之間形成有夾層；在所述內殼體內形成有相變材料容腔，在所述內殼體上設有直接式換熱導熱油進口和直接式換熱導熱油出口 ；在所述外殼體上設有夾層導熱油進口和夾層導熱油出口。
[0006]在所述內殼體的內壁上設有分布于所述相變材料容腔內部的導熱肋片。
[0007]所述直接式換熱導熱油進口延伸至所述相變材料容腔內部，在所述直接式換熱導熱油進口的頭部設有保護罩。
[0008]所述直接式換熱導熱油出口位于所述內殼體的上部。
[0009]所述夾層導熱油進口位于所述外殼體的底部，所述夾層導熱油出口位于所述外殼體的頂部。
[0010]本實用新型具有的優點和積極效果是:
[0011]一)夾層加熱的方式可以加快側壁處相變材料的熔化，同時消除進油口下部的相變死區，提高蓄熱器的總體蓄能量。
[0012]二)內部進行直接式換熱，側壁外側有導熱油與相變材料進行間接式換熱，通過直接式與間接式蓄熱結合的方式，進一步加快相變材料的熔化，縮短蓄熱時間，提高蓄熱效率。
[0013]三)在內殼體內裝有肋片，增大了夾層導熱油與相變材料的傳熱面積，有效強化換熱，同時使得相變材料內部溫度分布更加均勻。
[0014]綜上所述，本實用新型將直接式蓄熱方式與間接式蓄熱方式相結合，進入設備相變材料容腔內的導熱油與相變材料直接接觸換熱，流經側壁夾層的導熱油通過內殼體與相變材料進行間接換熱。通過直接式與間接式蓄熱的結合，進一步加快了蓄熱過程的熔化速率，同時最大可能地減小了相變材料熔化過程的死區，提高設備最大蓄能量。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0017]圖中:1、夾層導熱油進口 ；2、夾層導熱油出口 ；3、直接式換熱導熱油出口 ；4、導熱肋片；5、直接式換熱導熱油進口 ；6、夾層；7、相變材料；8、內殼體；9、外殼體。
【具體實施方式】
[0018]為能進一步了解本實用新型的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0019]請參閱圖1和圖2，一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，包括內殼體8和外殼體9，在所述內殼體8和所述外殼體9之間形成有夾層6 ;在所述內殼體8內形成有相變材料容腔，在所述內殼體8上設有直接式換熱導熱油進口 5和直接式換熱導熱油出口 3 ;在所述外殼體9上設有夾層導熱油進口 I和夾層導熱油出口 2。
[0020]在本實施例中，為了進一步增強換熱效果，在所述內殼體8的內壁上設有分布于所述相變材料容腔內部的導熱肋片4。使導熱肋片4分布于相變材料內部。導熱肋片4除了采用直肋外，還可以選用其他形狀的導熱肋片，導熱肋片的材質可以為金屬、石墨等導熱系數高的材料。還是為了進一步增強換熱效果，在本實施例中，所述直接式換熱導熱油進口5延伸至所述相變材料容腔內部，在所述直接式換熱導熱油進口 5的頭部設有保護罩。使直接式換熱導熱油進口 5直接分布于相變材料內部，使高溫導熱油與相變材料能夠更加快速均勻地進行熱交換，在直接式換熱導熱油進口 5的頭部設置保護罩，能夠防止相變材料進入直接式換熱導熱油進口 5的內部造成堵塞。還是為了進一步增強換熱效果，在本實施例中，使所述直接式換熱導熱油出口 3位于所述內殼體的上部，使高溫導熱油從下向上流動。也就是說:導熱油的密度要大于相變材料的密度。還有一個前提:導熱油與相變材料不相溶。相變材料應根據熱源的溫度選取，此外，應該選取相變潛熱高、導熱系數高的相變材料。同理，所述夾層導熱油進口 I位于所述外殼體9的底部，所述夾層導熱油出口 2位于所述外殼體9的頂部。
[0021]本實用新型的工作原理:
[0022]蓄熱工況:太陽能或者工業余熱將熱量傳遞給導熱油，其中一股高溫導熱油通過管道由直接式換熱導熱油進口 5進入相變材料容腔內，與相變材料7直接接觸換熱，高溫導熱油將所攜帶的熱量傳遞給相變材料，相變材料受熱熔化，將熱量以潛熱的形式蓄存起來，因為高溫導熱油的密度小于相變材料，而且導熱油與相變材料互不相溶，所以導熱油會向上流動，從直接式換熱導熱油出口3流出。同時，另一股高溫導熱油從夾層導熱油進口 I流入，沿夾層6自下而上流動，從夾層導熱油出口 2流出，這股導熱油通過內殼體8與相變材料7進行間接換熱，加速內殼體側壁處以及底部相變材料的熔化，同時，肋片4強化了夾層內高溫導熱油與相變材料7之間的換熱。直至相變材料容腔內相變材料全部變為液態，蓄熱過程結束。
[0023]放熱工況:低溫導熱油可以同時由夾層導熱油進口 I與直接式換熱導熱油進口 5進入蓄熱器進行換熱，也可以單獨由夾層導熱油進口 I或直接式換熱導熱油進口 5進入蓄熱器進行換熱。由直接式換熱導熱油進口 5進入的導熱油與相變材料直接接觸，經過換熱從直接式換熱導熱油出口 3流出；由夾層導熱油進口 I進入夾層的蓄熱器通過側壁與相變材料進行換熱，從夾層導熱油出口 2流出。相變材料將蓄存的熱量傳遞給低溫導熱油，低溫導熱油溫度升高，相變材料由液態變為固態。
[0024]盡管上面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，包括內殼體和外殼體，在所述內殼體和所述外殼體之間形成有夾層；在所述內殼體內形成有相變材料容腔，在所述內殼體上設有直接式換熱導熱油進口和直接式換熱導熱油出口 ；在所述外殼體上設有夾層導熱油進口和夾層導熱油出口。2.根據權利要求1所述的帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，在所述內殼體的內壁上設有分布于所述相變材料容腔內部的導熱肋片。3.根據權利要求1所述的帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，所述直接式換熱導熱油進口延伸至所述相變材料容腔內部，在所述直接式換熱導熱油進口的頭部設有保護罩。4.根據權利要求1所述的帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，所述直接式換熱導熱油出口位于所述內殼體的上部。5.根據權利要求1所述的帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，其特征在于，所述夾層導熱油進口位于所述外殼體的底部，所述夾層導熱油出口位于所述外殼體的頂部。
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶夾層加熱的相變蓄熱裝置，包括內殼體和外殼體，在所述內殼體和所述外殼體之間形成有夾層；在所述內殼體內形成有相變材料容腔，在所述內殼體上設有直接式換熱導熱油進口和直接式換熱導熱油出口；在所述外殼體上設有夾層導熱油進口和夾層導熱油出口。本實用新型將直接式蓄熱方式與間接式蓄熱方式相結合，進入設備相變材料容腔內的導熱油與相變材料直接接觸換熱，流經側壁夾層的導熱油通過內殼體與相變材料進行間接換熱。通過直接式與間接式蓄熱的結合，進一步加快了蓄熱過程的熔化速率，同時最大可能地減小了相變材料熔化過程的死區，提高設備最大蓄能量。
【IPC分類】F28D20/02
【公開號】CN204705248
【申請號】CN201520393524
【發明人】趙軍, 趙棟, 高維, 安青松
【申請人】天津大學
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月9日