CN221036983U - 一种蛇形管式相变储热换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于相变储热领域，尤其涉及一种蛇形管式相变储热换热器，主要包括热流体进口管（13）、热流体出口管（1）、冷流体进口管（2）、冷流体出口管（12）、相变储热材料进口管（7）、相变储热材料出口管（6）、相变储热材料（5）、筒体（4），所述上管箱（3）与下管箱（11）与冷热流体进出口接管连接；所述筒体内设有多根蛇形换热管（8），蛇形换热管（8）以轴线为中心圆周阵列均布；所述蛇形换热管两端有直管段，用于与上管箱（3）与下管箱（11）的上管板（14）和下管板（10）固定连接；在蛇形换热管沿筒体轴向上设有多个肋板（9）。本实用新型通过蛇形换热管的曲面结构，实现了冷流体、热流体与固液相变材料三种物质之间的高效换热，提高了储热与放热的效率。可用于回收利用来自于太阳能、工业废热、余热等热量。
Description
技术领域
本实用新型属于相变储热领域，尤其涉及一种蛇形管式相变储热换热器。
背景技术
在能源紧张的当今社会，太阳能作为一种绿色的可再生能源，其地位不容忽视。其次风能、地热能等可再生能源和工业余热、废热的利用已经成为全球关注的话题，然而这些能源都具有间断性和不稳定性的特点，所以，设计一种能量的存取装置就显得尤为重要。
相变蓄热是一种以相变储能材料为基础的高新储能技术，由于具有温度恒定和蓄热密度大的优点，相变蓄热技术得到了广泛的研究。但是当前利用相变材料进行能量回收的装置仍存在储热、放热时间长、储热密度低、经济效益差等缺点。
蛇形管是在一个平面内多次迂回的管子，由于其特殊的曲面结构，流体流过时会产生离心力，在弯头处由于离心力和边界层的双层作用，产生二次流，二次流与主流体叠加形成涡流，产生周期性的径向流速，这种流动可以对边界层造成破坏，近壁区湍流加强，抑制传热恶化，从而达到强化传热的效果。
将蛇形管与相变储热换热器结合，可以有效的扩展换热管与相变材料的接触表面，减小换热热阻，提高储热与放热的效率。
发明内容
本实用新型提供一种加工方便、储热与放热效率高的蛇形管式相变储热换热器。为此，本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型主要包括相变储热换热器筒体、蛇形换热管、相变储热材料，筒体的上管箱与下管箱分别带有上管板和下管板，上管箱与下管箱分别设有冷热流体进出口管，筒体两侧分别设有相变储热材料进口管和相变储热材料出口管，筒体内设有多根蛇形换热管，蛇形换热管以轴线为中心圆周阵列均布，蛇形换热管两端有直管段，可与与上管板和下管板固定连接，在蛇形换热管沿筒体轴向上设有多个肋板，蛇形换热管和筒体的空间内充填储热相变材料，为了防止热量的损失，可在相变储热换热器的外表面上设保温层。
本实用新型的改进在于，蛇形换热管以轴线为中心圆周阵列均布多个，当冷热流体通过蛇形管时，由于其特殊的曲面结构，会产生二次流，二次流与主流体叠加形成涡流，产生周期性的径向流速，这种流动可以强化流体与相变材料间传热，提高储热与放热效率。
本实用新型的改进在于，蛇形换热管两端设有直管端，其直管与蛇形弯管内外径大小一致，两端的直管段与上、下管板采用固定连接。通过筒体上下两侧设有的管板，可以将通过蛇形换热管的冷热流体与储热相变材料分隔开。
本实用新型的改进在于，所述的蛇形管式相变储热换热器中，下管箱设有热流体进口接管，当热流体充满下管箱后，在管板的作用下，热流体会被均匀的分配到蛇形换热管中，高效稳定换热。
本实用新型的改进在于，蛇形换热管凹处设有肋板，蛇形换热管穿过肋板上的圆形通孔并与肋板固定，防止其运行过程中振动，也增加了换热管与相变材料的接触面积，减小了换热热阻。
本发明具有显著的优点和积极的效果
本实用新型通过相变储热换热器筒体、换热管、相变材料储存和释放热量，使用蛇形换热管后，增加了冷热流体在储热器中的行程，利用其高效的热传导性能，加快了流体与相变材料的换热速度，明显的缩短相变储热器的储热时间，提高了相变储热器的储热性能，通过添加阀门调节冷热流体的进出，冷热流体共用蛇形换热管实现了冷流体、热流体与固液相变材料三种物质之间的高效换热，结构紧凑、加工方便、成本低廉，传热效率较高。
附图说明
图1是本实用新型所述蛇形管式相变储热换热器的结构示意图；
图2是本实用新型所述蛇形管式相变储热换热器的结构示意图；
图3是本实用新型所述蛇形换热管的结构示意图；
图4是本实用新型所述蛇形管式相变储热换热器中肋板的结构示意图；
图5是本实用新型图 1 的 A-A 剖视图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。如图1所示，一种用于储热的蛇形管式相变储热换热器，包括蛇形换热管（8）、筒体（4）、上管箱（3）和下管箱（11），所述上管箱（3）与下管箱（11）具有上管板（14）和下管板（10）与冷热流体进出口接管连接，筒体（4）两侧分别设有相变储热材料进口管（7）和相变储热材料出口管（6）；所述筒体（4）内设有多根蛇形换热管（8），蛇形换热管（8）以轴线为中心圆周阵列均布；所述蛇形换热管（8）两端有直管段，与上管板（14）和下管板（10）固定连接；在蛇形换热管（8）沿筒体（4）轴向上设有多个肋板（9）防止其运行过程中振动，蛇形换热管（8）和筒体（4）的空间内充填储热相变材料（5）。所述的储热相变材料（5）为石蜡、或结晶水合盐类、或脂肪酸类相变材料。所述的相变储热换热器外圈设置有保温材料。
融化储热时,高温热流体经由热流体进口管（13）进入下管箱（11），当热流体充满下管箱（11）后，在下管板（10）的作用下，热流体会被分配到蛇形换热管（8）中，与储热相变材料（5）进行高效稳定换热。蛇形换热管（8）特殊的曲面结构以及连接换热管的肋板（9），可以有效的将热量直接传递给相变材料,避免了相变材料无法完全融化的现象,提高了相变材料的利用率,提高了储热的效率，最后放热完成后的热流体从热流体出口管（1）流出，储热过程完成。
凝固放热时,低温冷流体经由冷流体进口管（2）进入上管箱（3）, 在上管板（14）的作用下，冷流体会被分配到蛇形换热管（8）中，与储热相变材料（5）进行换热。随着换热的进行,冷流体温度逐渐升高,最后冷流体完成吸热过程后从冷流体出口管（12）流出储热器,放热过程完成。
Claims (5)
1.一种蛇形管式相变储热换热器，其特征在于，包括蛇形换热管（8）、筒体（4）、上管箱（3）和下管箱（11），所述上管箱（3）与下管箱（11）与冷热流体进出口接管连接，筒体（4）两侧分别设有相变储热材料进口管（7）和相变储热材料出口管（6）；所述筒体（4）内设有多根蛇形换热管（8），蛇形换热管（8）以轴线为中心圆周阵列均布；所述蛇形换热管（8）两端有直管段，与上管板（14）和下管板（10）固定连接；所述相变储热换热器下端设有热流体进口管（13）和冷流体出口管（12），上端设有冷流体进口管（2）和热流体出口管（1），冷热流体共用蛇形换热管（8），通过安装阀门控制冷热流体的进出；在蛇形换热管（8）沿筒体（4）轴向上设有多个肋板（9），蛇形换热管（8）和筒体（4）之间的空间充填储热相变材料（5）。
2.根据权利要求1所述的一种蛇形管式相变储热换热器，其特征在于，所述蛇形换热管（8）以轴线为中心圆周阵列均布多个，蛇形换热管（8）上下两端有直管段，且与蛇形弯管内外径大小一致，两端的直管段与上管板（14）和下管板（10）采用固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种蛇形管式相变储热换热器，其特征在于，所述肋板（9）为圆环形薄板，其上开设多个圆形通孔，通孔与换热管外径相切，蛇形换热管（8）穿过肋板（9）上的圆形通孔并与肋板（9）固定。
4.根据权利要求1所述的一种蛇形管式相变储热换热器，其特征在于，所述的储热相变材料（5）为石蜡、或结晶水合盐类、或脂肪酸类相变材料。
5.根据权利要求1所述的一种蛇形管式相变储热换热器，其特征在于，所述筒体（4）外壁设有保温层。
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