CN111750720A - 一种带相变蓄热的单罐蓄热装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带相变蓄热的单罐蓄热装置及使用方法,涉及蓄热能源利用技术领域,包括蓄热单罐体、第一相变蓄热单元、第二相变蓄热单元、第一相变蓄热单元、放热盘管换热器、蓄热盘管换热器以及集热器,所述蓄热单罐体由一个罐体放置座进行固定放置,所述罐体放置座固定安装在蓄热单罐体外部的底端,所述蓄热单罐体的顶端还设置有用于调节内部温度环境的罐体控制阀。该带相变蓄热的单罐蓄热装置及使用方法,通过利用夜间廉价的低谷电能对蓄热单罐体内蓄热介质加热,实现蓄热,罐内顶部的相变蓄热单元延长了蓄热装置放热稳定时间,同时相变蓄热介质在相变范围放热量大持续时间长且温度变化不大,释热过程更稳定。
Description
技术领域
本发明涉及蓄热能源利用技术领域,具体为一种带相变蓄热的单罐蓄热装置及使用方法。
背景技术
随着全球环境的不断恶化,能源的合理高效利用被提到了前所未有的高度。为了减少污染气体排放,我国不仅减少了冬季燃煤取暖,与此同时,夜间低谷电及工业废热有效利用也受到广泛的关注。单罐蓄热装置可以将夜间廉价的电能、或工业废热转换为高温热能储存起来,储存的热能可以被直接利用、用于建筑物供暖、也可以在用电高峰期将热能转换为电能使用。
目前较成熟的太阳能高温热利用蓄热方法为双罐显热蓄热,蓄热装置庞大,***投资维护费用高,为了降低蓄热成本,中国专利ZL201420138089.3公开了一种单罐电能蓄能装置,将电能以显热的形式存于单罐内,再借用浸没式换热器实现热能的释放,较双罐蓄热***节约了成本,节省了空间。该专利利用显热蓄热,增加绝热隔板达到了较好的蓄能、释能效果,但单罐放热出口温度的稳定性差、废热得不到有效利用,热能利用效率较低。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种带相变蓄热的单罐蓄热装置及使用方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,包括蓄热单罐体、第一相变蓄热单元、第二相变蓄热单元、第三相变蓄热单元、放热盘管换热器、蓄热盘管换热器以及集热器;
所述蓄热单罐体由一个罐体放置座进行固定放置,所述罐体放置座固定安装在蓄热单罐体外部的底端,所述蓄热单罐体的顶端还设置有用于调节内部温度环境的罐体控制阀;
所述集热器为供热设备,所述集热器可以为太阳能集热器,所述集热器布置在蓄热单罐体外部的附近;
所述蓄热盘管换热器为传热设备,所述蓄热盘管换热器设置在蓄热单罐体内部的底端;
所述第一相变蓄热单元、第二相变蓄热单元、第三相变蓄热单元为相变蓄热装置,所述相变蓄热装置中的三个相变蓄热单元自上而下设置在蓄热单罐体内部的顶端;
所述蓄热单罐体内自下而上设置所述放热盘管换热器,所述放热盘管换热器与能量利用装置通过介质的出入口进行连通;所述放热盘管换热器包括多个呈左右位置放置的放热盘管换热管,多个放热盘管换热管同时进行放热换热工作。
进一步优化本技术方案,所述蓄热盘管换热器的传热介质出口和所述蓄热盘管换热器的传热介质入口分别与集热器的集热器介质入口和集热器的集热器介质出口相连。
进一步优化本技术方案,所述蓄热盘管换热器呈单螺旋结构或双螺旋结构,所述蓄热盘管换热器垂直设置在蓄热单罐体的内部。
进一步优化本技术方案,所述能量利用装置的第二放热介质入口和所述能量利用装置的第二放热介质出口分别与所述放热盘管换热器的第一放热介质出口和所述放热盘管换热器的第一放热介质入口相连。
进一步优化本技术方案,所述放热盘管换热器由一个换热器安装框架固定安装在蓄热单罐体的内部,所述放热盘管换热器通过换热器安装框架使得在蓄热单罐体的内部可以呈一定角度进行放置,放置角度可以为0°至30°,使得放热盘管换热器的放热换热效果均匀。
进一步优化本技术方案,每一个所述相变蓄热单元内均填充有一定熔点的相变蓄热介质,且第一相变蓄热单元、第二相变蓄热单元、第三相变蓄热单元内的相变蓄热介质的熔点不断提高。
进一步优化本技术方案,所述能量利用装置可以选用热电能源转换设备、工业供暖装置或工业供热水装置中的一种。
一种带相变蓄热的单罐蓄热装置的使用方法,包括蓄热过程和放热过程;
在蓄热过程中,所述集热器的热量被蓄热单罐体内的蓄热介质吸收后,蓄热介质温度升高,多个相变蓄热单元由于自上而下的熔点不断提高,使得单元内部的相变蓄热介质自上而下依次融化,相变潜热被储存起来,被蓄热盘管换热器吸收集热器所提供的热量,直至整个蓄热器内蓄热介质温度升高。
在放热过程中,放热介质进入放热盘管换热器,将所述蓄热单罐体内的热量带出,进入所述的能量利用装置,完成放热,在此过程中,后多个相变蓄热单元的蓄热温度从下至上依次降低,当所有相变蓄热单元发生相变成为固态时,整个放热过程到此结束。
与现有技术相比,本发明提供了一种带相变蓄热的单罐蓄热装置及使用方法,具备以下有益效果:
该带相变蓄热的单罐蓄热装置及使用方法,通过利用夜间廉价的低谷电能对蓄热单罐体内蓄热介质加热,实现蓄热,罐内顶部的相变蓄热单元延长了蓄热装置放热稳定时间,同时相变蓄热介质在相变范围放热量大持续时间长且温度变化不大,释热过程更稳定。
附图说明
图1为本发明提出的一种带相变蓄热的单罐蓄热装置的结构示意图;
图2为本发明提出的一种带相变蓄热的单罐蓄热装置的集热器的结构示意图。
图中:1、蓄热单罐体;2、罐体控制阀;3、罐体放置座;4、蓄热盘管换热器;5、传热介质入口;6、传热介质出口;7、集热器;8、集热器介质入口;9、集热器介质出口;10、换热器安装框架;11、放热盘管换热器;12、第一相变蓄热单元;13、第二相变蓄热单元;14、第三相变蓄热单元;15、第一放热介质入口;16、第一放热介质出口;17、第二放热介质入口;18、第二放热介质出口;19、能量利用装置。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
请参阅图1-2,一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,包括蓄热单罐体1、第一相变蓄热单元12、第二相变蓄热单元13、第三相变蓄热单元14、放热盘管换热器11、蓄热盘管换热器4以及集热器7;
具体的,所述蓄热单罐体1由一个罐体放置座3进行固定放置,所述罐体放置座3固定安装在蓄热单罐体1外部的底端,所述蓄热单罐体1的顶端还设置有用于调节内部温度环境的罐体控制阀2;
具体的,所述集热器7为供热设备,所述集热器7可以为太阳能集热器,所述集热器7布置在蓄热单罐体1外部的附近;
具体的,所述蓄热盘管换热器4为传热设备,所述蓄热盘管换热器4设置在蓄热单罐体1内部的底端;
具体的,所述第一相变蓄热单元12、第二相变蓄热单元13、第三相变蓄热单元14为相变蓄热装置,所述相变蓄热装置中的三个相变蓄热单元自上而下设置在蓄热单罐体1内部的顶端;
具体的,所述蓄热单罐体1内自下而上设置所述放热盘管换热器11,所述放热盘管换热器11与能量利用装置19通过介质的出入口进行连通;所述放热盘管换热器11包括多个呈左右位置放置的放热盘管换热管,多个放热盘管换热管同时进行放热换热工作。
具体的,所述蓄热盘管换热器4的传热介质出口6和所述蓄热盘管换热器4的传热介质入口5分别与集热器7的集热器介质入口8和集热器7的集热器介质出口9相连。
具体的,所述蓄热盘管换热器4呈单螺旋结构或双螺旋结构,所述蓄热盘管换热器4垂直设置在蓄热单罐体1的内部。
具体的,所述能量利用装置19的第二放热介质入口17和所述能量利用装置19的第二放热介质出口18分别与所述放热盘管换热器11的第一放热介质出口16和所述放热盘管换热器11的第一放热介质入口15相连。
具体的,所述放热盘管换热器11由一个换热器安装框架10固定安装在蓄热单罐体1的内部,所述放热盘管换热器11通过换热器安装框架10使得在蓄热单罐体1的内部可以呈一定角度进行放置,放置角度可以为30°,使得放热盘管换热器11的放热换热效果均匀。
具体的,每一个所述相变蓄热单元内均填充有一定熔点的相变蓄热介质,且第一相变蓄热单元12、第二相变蓄热单元13、第三相变蓄热单元14内的相变蓄热介质的熔点不断提高。
所述能量利用装置19可以选用工业供暖装置以及工业供热水装置。
一种带相变蓄热的单罐蓄热装置的使用方法,包括蓄热过程和放热过程;
在蓄热过程中,所述集热器7的热量被蓄热单罐体1内的蓄热介质吸收后,蓄热介质温度升高,多个相变蓄热单元由于自上而下的熔点不断提高,使得单元内部的相变蓄热介质自上而下依次融化,相变潜热被储存起来,被蓄热盘管换热器4吸收集热器7所提供的热量,直至整个蓄热器内蓄热介质温度升高。
在放热过程中,放热介质进入放热盘管换热器11,将所述蓄热单罐体1内的热量带出,进入所述的能量利用装置19,完成放热,在此过程中,后多个相变蓄热单元的蓄热温度从下至上依次降低,当所有相变蓄热单元发生相变成为固态时,整个放热过程到此结束。
实施例二:
请参阅图1-2,一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,包括蓄热单罐体1、第一相变蓄热单元12、第二相变蓄热单元13、第三相变蓄热单元14、放热盘管换热器11、蓄热盘管换热器4以及集热器7;
具体的,所述蓄热单罐体1由一个罐体放置座3进行固定放置,所述罐体放置座3固定安装在蓄热单罐体1外部的底端,所述蓄热单罐体1的顶端还设置有用于调节内部温度环境的罐体控制阀2;
具体的,所述集热器7为供热设备,所述集热器7可以为太阳能集热器,所述集热器7布置在蓄热单罐体1外部的附近;
具体的,所述蓄热盘管换热器4为传热设备,所述蓄热盘管换热器4设置在蓄热单罐体1内部的底端;
具体的,所述第一相变蓄热单元12、第二相变蓄热单元13、第三相变蓄热单元14为相变蓄热装置,所述相变蓄热装置中的三个相变蓄热单元自上而下设置在蓄热单罐体1内部的顶端;
具体的,所述蓄热单罐体1内自下而上设置所述放热盘管换热器11,所述放热盘管换热器11与能量利用装置19通过介质的出入口进行连通;所述放热盘管换热器11包括多个呈左右位置放置的放热盘管换热管,多个放热盘管换热管同时进行放热换热工作。
具体的,所述蓄热盘管换热器4的传热介质出口6和所述蓄热盘管换热器4的传热介质入口5分别与集热器7的集热器介质入口8和集热器7的集热器介质出口9相连。
具体的,所述蓄热盘管换热器4呈单螺旋结构或双螺旋结构,所述蓄热盘管换热器4垂直设置在蓄热单罐体1的内部。
具体的,所述能量利用装置19的第二放热介质入口17和所述能量利用装置19的第二放热介质出口18分别与所述放热盘管换热器11的第一放热介质出口16和所述放热盘管换热器11的第一放热介质入口15相连。
具体的,所述放热盘管换热器11由一个换热器安装框架10固定安装在蓄热单罐体1的内部,所述放热盘管换热器11通过换热器安装框架10使得在蓄热单罐体1的内部可以呈一定角度进行放置,放置角度可以为0°至30°,使得放热盘管换热器11的放热换热效果均匀。
具体的,每一个所述相变蓄热单元内均填充有一定熔点的相变蓄热介质,且第一相变蓄热单元12、第二相变蓄热单元13、第三相变蓄热单元14内的相变蓄热介质的熔点不断提高。
所述能量利用装置19可以选用热电能源转换设备、工业供暖装置或工业供热水装置中的一种。
一种带相变蓄热的单罐蓄热装置的使用方法,包括蓄热过程和放热过程;
在蓄热过程中,所述集热器7的热量被蓄热单罐体1内的蓄热介质吸收后,蓄热介质温度升高,多个相变蓄热单元由于自上而下的熔点不断提高,使得单元内部的相变蓄热介质自上而下依次融化,相变潜热被储存起来,被蓄热盘管换热器4吸收集热器7所提供的热量,直至整个蓄热器内蓄热介质温度升高。
在放热过程中,放热介质进入放热盘管换热器11,将所述蓄热单罐体1内的热量带出,进入所述的能量利用装置19,完成放热,在此过程中,后多个相变蓄热单元的蓄热温度从下至上依次降低,当所有相变蓄热单元发生相变成为固态时,整个放热过程到此结束。
本发明的有益效果是:该带相变蓄热的单罐蓄热装置及使用方法,通过利用夜间廉价的低谷电能对蓄热单罐体1内蓄热介质加热,实现蓄热,罐内顶部的相变蓄热单元延长了蓄热装置放热稳定时间,同时相变蓄热介质在相变范围放热量大持续时间长且温度变化不大,释热过程更稳定。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,其特征在于,包括蓄热单罐体(1)、第一相变蓄热单元(12)、第二相变蓄热单元(13)、第三相变蓄热单元(14)、放热盘管换热器(11)、蓄热盘管换热器(4)以及集热器(7);
所述蓄热单罐体(1)由一个罐体放置座(3)进行固定放置,所述罐体放置座(3)固定安装在蓄热单罐体(1)外部的底端,所述蓄热单罐体(1)的顶端还设置有用于调节内部温度环境的罐体控制阀(2);
所述集热器(7)为供热设备,所述集热器(7)可以为太阳能集热器,所述集热器(7)布置在蓄热单罐体(1)外部的附近;
所述蓄热盘管换热器(4)为传热设备,所述蓄热盘管换热器(4)设置在蓄热单罐体(1)内部的底端;
所述第一相变蓄热单元(12)、第二相变蓄热单元(13)、第三相变蓄热单元(14)为相变蓄热装置,所述相变蓄热装置中的三个相变蓄热单元自上而下设置在蓄热单罐体(1)内部的顶端;
所述蓄热单罐体(1)内自下而上设置所述放热盘管换热器(11),所述放热盘管换热器(11)与能量利用装置(19)通过介质的出入口进行连通;所述放热盘管换热器(11)包括多个呈左右位置放置的放热盘管换热管,多个放热盘管换热管同时进行放热换热工作。
2.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,其特征在于,所述蓄热盘管换热器(4)的传热介质出口(6)和所述蓄热盘管换热器(4)的传热介质入口(5)分别与集热器(7)的集热器介质入口(8)和集热器(7)的集热器介质出口(9)相连。
3.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,其特征在于,所述蓄热盘管换热器(4)呈单螺旋结构或双螺旋结构,所述蓄热盘管换热器(4)垂直设置在蓄热单罐体(1)的内部。
4.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,其特征在于,所述能量利用装置(19)的第二放热介质入口(17)和所述能量利用装置(19)的第二放热介质出口(18)分别与所述放热盘管换热器(11)的第一放热介质出口(16)和所述放热盘管换热器(11)的第一放热介质入口(15)相连。
5.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,其特征在于,所述放热盘管换热器(11)由一个换热器安装框架(10)固定安装在蓄热单罐体(1)的内部,所述放热盘管换热器(11)通过换热器安装框架(10)使得在蓄热单罐体(1)的内部可以呈一定角度进行放置,放置角度可以为0°至30°,使得放热盘管换热器(11)的放热换热效果均匀。
6.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,其特征在于,每一个所述相变蓄热单元内均填充有一定熔点的相变蓄热介质,且第一相变蓄热单元(12)、第二相变蓄热单元(13)、第三相变蓄热单元(14)内的相变蓄热介质的熔点不断提高。
7.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热的单罐蓄热装置,其特征在于,所述能量利用装置(19)可以选用热电能源转换设备、工业供暖装置或工业供热水装置中的一种。
8.一种带相变蓄热的单罐蓄热装置的使用方法,其特征在于,包括蓄热过程和放热过程;
在蓄热过程中,所述集热器(7)的热量被蓄热单罐体(1)内的蓄热介质吸收后,蓄热介质温度升高,多个相变蓄热单元由于自上而下的熔点不断提高,使得单元内部的相变蓄热介质自上而下依次融化,相变潜热被储存起来,被蓄热盘管换热器(4)吸收集热器(7)所提供的热量,直至整个蓄热器内蓄热介质温度升高。
在放热过程中,放热介质进入放热盘管换热器(11),将所述蓄热单罐体(1)内的热量带出,进入所述的能量利用装置(19),完成放热,在此过程中,后多个相变蓄热单元的蓄热温度从下至上依次降低,当所有相变蓄热单元发生相变成为固态时,整个放热过程到此结束。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201009 |
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