翅片管结构及应用了此翅片管结构的储能模块的制作方法

本实用新型涉及太阳能设备领域，尤其涉及一种翅片管结构及应用了此翅片管结构的储能模块。

背景技术：

太阳能跨季节蓄热是与短期蓄热相对而言的，从某种意义上讲，现在普遍流行的小型家用太阳热水器系统(DSHS)以及其它类似装置就属于短期蓄热的范畴。由于地球表面上太阳能量密度较低，且存在季节和昼夜交替变化等特点。这就使得短期蓄热系统不可避免地存在很大的不稳定性，从而使太阳能利用效率也变得很低。太阳能跨季节蓄热的优势在于太阳能跨季节供热、采暖、储能，即把春、夏、秋三季的能源储存起来供冬天采暖、用热，能够大幅提高阳能利用效率。

对于太阳能跨季节蓄热设备来说，储能模块的储、放热效率，不仅仅关系到储能模块的工作效率，还会直接影响太阳能的利用率，因此，如何提高储能模块的储、放热效率成为制约太阳能跨季节蓄热设备发展的重大障碍。

为了解决上述问题，现有技术中普遍采用翅片管作为换热管，翅片管换热管的表面通过加翅片，增大换热管的外表面积(或内表面积)，从而达到提高换热效率的目的。

但是，单纯的翅片管结构，对换热效率的提高有限，为了进一步提高换热效率，本领域的技术人员不断尝试改进翅片管。

例如，在先申请的发明专利，发明名称为“采用渐变翅片的高温相变蓄热器”，申请号为“CN201510303063.9”，记载了如下技术方案：

本发明由壳体1＇、翅片单元管2＇、入口总管3＇、出口总管4＇、备用循环管5＇组成，多个翅片单元管2＇呈线性阵列布置，各个翅片单元管2＇除必要的支撑部分外，不与其他部分接触。壳体1＇包覆在单元管2＇阵列最外层，壳体＇1包括内衬、高温合金、绝热层，主要是耐腐蚀热稳定性高的高温合金以及由多层隔热材料组成的绝热层。入口总管3＇、出口总管4＇和备用循环管5＇布置在壳体1＇的顶面，通过壳体1＇内部的循环总管与内部翅片单元管2＇连接。

本发明采用渐变翅片的高温相变蓄热器，通过布置沿换热管轴向的间距渐变翅片，改善入口段和出口段较差的换热条件，蓄热过程时使入口段相变材料减少过热现象，增强出口段相变材料熔化速率，进而提高换热效率。

上述技术方案中，虽然能够大幅提高换热效率，但是，其结构复杂，制造难度极高，导致生产成本高，而且易出现不合格的产品。

此外，导热介质容易在翅片管内壁形成结焦，引起传热恶化，使换热效率随着使用时间的增长而降低。

现市场上急需一种结构简单，制造难度低，成本低廉，且导热介质不易在内壁上形成焦的翅片管结构及应用了此翅片管结构的储能模块。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种换热效率高，结构简单，制造难度低，成本低廉，且导热介质不易在内壁上形成焦的翅片管结构；以及应用了此翅片管结构的储能模块。

本实用新型提供一种翅片管结构，包括：

主体圆管，所述主体圆管用于容置导热介质；

多片翅片，所述翅片安装在主体圆管外侧面，且多片翅片等间距布置；

扰流子，所述扰流子安装在主体圆管内部，用于增加与导热介质的接触面积；

所述主体圆管、翅片以及扰流子均由导热材料制造。

进一步地，所述扰流子包括两根相互呈螺旋状缠绕的金属线，所述金属线有共同的螺旋轴线。

进一步地，所述扰流子为两根螺旋状金属线，所述两根螺旋状金属线具有共同的轴线。

进一步地，所述扰流子的结构为：由主体圆管的内壁向内凸起的多片片状结构，片状结构呈螺旋状。

进一步地，所述扰流子的结构为：横截面为相切的两半圆形的金属片扭转呈螺旋状，两半圆形根据共同切线相互对称。

进一步地，所述扰流子的结构为：横截面为“十”字型的四棱金属片扭转呈螺旋状。

进一步地，所述翅片为沿着垂直于主体圆管外侧面方向向外延伸的片状结构；所述翅片的数量为3～15片，呈中心对称分布；所述翅片的高度为80～150mm。

此外，本实用新型还提供一种应用了翅片管结构的储能模块，包括：

上述的翅片管结构，所述翅片管结构设有多处弯折；

骨架，所述骨架浇筑在翅片管结构之间；

导热介质，所述导热介质容置于所述翅片管结构的主体圆管内。

进一步地，所述翅片管结构在骨架中以下列形式分布：

所述翅片管结构的主体圆管呈直角弯折形成多段相互平行的子管，子管在骨架中呈正三角排列。

进一步地，所述翅片管结构中的翅片其高度为相邻且平行的两段主体圆管中心距的三分之一。

相较于现有技术，本实用新型提供的适用于储能模块的二维扰流子储热和放热翅片管结构，通过在主体圆管的外侧设置等间距分布的多片翅片，来提高储能模块的换热效率，使储能模块的储热和放热时间缩短了1/2以上，储能模块整体导热系数提高了三倍以上；而且，翅片有效增加了主体圆管间的距离，减少了主体圆管的用量，降低储能模块的生产成本。尤其重要的是，在主体圆管内设置了扰流子，扰流子能够提高导热介质在主体圆管内的湍流度，增加导热介质与主体圆管之间的换热系数，提高储能模块的换热效率，同时能够避免导热介质在主体圆管内壁形成结焦，避免结焦引起传热恶化，防止换热效率随着使用时间的增长而降低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中采用渐变翅片的高温相变蓄热器的立体结构图；

图2为本实用新型提供的翅片管结构的立体结构图；

图3为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第一实施例立体结构示意图；

图4为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第一实施例的横截面示意图；

图5为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第二实施例立体结构示意图；

图6为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第二实施例的横截面示意图；

图7为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第三实施例立体结构示意图；

图8为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第三实施例的横截面示意图；

图9为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第四实施例立体结构示意图；

图10为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第四实施例的横截面示意图；

图11为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子的第四实施例立体结构示意图；

图12为本实用新型提供的应用了翅片管结构的储能模块的横截面示意图；

图13为本实用新型提供的应用了翅片管结构的储能模块立体结构图。

附图标记：

1＇-壳体； 2＇-翅片单元管； 3＇-入口总管；

4＇-出口总管； 5＇-备用循环管；

1-翅片管结构； 2-骨架； 11-主体圆管；

12-翅片； 13-扰流子。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图2为本实用新型提供的翅片管结构的立体结构图。

如图2所示，本实用新型提供的翅片管结构包括：

主体圆管11，主体圆管11用于容置导热介质；

多片翅片12，翅片12安装在主体圆管11圆管外侧面，且多片翅片12等间距布置；

扰流子13，扰流子13安装在主体圆管11内部，用于增加与导热介质的接触面积；

主体圆管11、翅片12以及扰流子13均由导热材料制造。

相较于现有技术，本实用新型提供的翅片管结构，通过在主体圆管11的外侧设置等间距分布的多片翅片12，来提高储能模块的换热效率，使储能模块的储热和放热时间缩短了1/2以上，储能模块整体导热系数提高了三倍以上；而且，翅片12有效增加了主体圆管11间的距离，减少了主体圆管11的用量，降低储能模块的生产成本。

尤其重要的是，在主体圆管11内设置了扰流子13，扰流子13能够提高导热介质在主体圆管11内的湍流度，增加导热介质与主体圆管11之间的换热系数，提高储能模块的换热效率，同时能够避免导热介质在主体圆管11内壁形成结焦，避免结焦引起传热恶化，防止换热效率随着使用时间的增长而降低。

在本实施例中，翅片12为沿着垂直于主体圆管11外侧面方向向外延伸的片状结构；翅片12高度的设置与翅片12加工难度和生产成本有关，翅片12越高加工成本和加工难度也会越高，但是换热效率也更高；同翅片12高度类似，翅片12的数量越高，加工成本和加工难度也会越高，但是换热效率也更高。

因此，综合考虑性能和成本两方面，优选的将翅片12的数量设置为8片，呈中心对称分布；翅片12的高度为80～150mm。

当然，这仅是本实用新型的一个具体实施例，本实用新型的翅片12的数量及高度并不局限于此，也可为其他数量及高度。翅片12的数量可以为3～15片。

本实用新型提供的翅片管结构，其扰流子13的结构可以为多种形状，至少包括以下实现方式。

第一实施例

图3为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第一实施例立体结构示意图；

图4为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第一实施例的横截面示意图。

如图3和4所示，本实施例提供的扰流子13包括包括两根相互呈螺旋状缠绕的金属线，所述金属线有共同的螺旋轴线。

第二实施例

图5为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第二实施例立体结构示意图；

图6为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第二实施例的横截面示意图。

如图5和6所示，本实施例提供的扰流子13为两根螺旋状金属线，两根螺旋状金属线具有共同的轴线。

第三实施例

图7为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第三实施例立体结构示意图；

图8为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第三实施例的横截面示意图。

如图7和8所示，扰流子13的结构为：由主体圆管11的内壁向内凸起的多片片状结构，片状结构呈螺旋状。

第四实施例

图9为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第四实施例立体结构示意图；

图10为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第四实施例的横截面示意图。

如图9和10所示，本实施例提供的扰流子13的结构为：横截面为相切的两半圆形的金属片扭转呈螺旋状，两半圆形根据共同切线相互对称。

第五实施例

图11为本实用新型提供的翅片管结构的扰流子13的第四实施例立体结构示意图。该实施例的扰流子13的横截面示意图与第二实施例的横截面示意图形同。

如图11所示，本实施例提供的扰流子13的结构为：横截面为“十”字型的四棱金属片扭转呈螺旋状。

此外，本实用新型还提供一种应用了翅片管结构的储能模块。

图12为本实用新型提供的应用了翅片管结构的储能模块的横截面示意图；

图13为本实用新型提供的应用了翅片管结构的储能模块立体结构图。

如图12和图13所示，该应用了翅片管结构的储能模块包括：

翅片管结构1，翅片管结构1设有多处弯折；翅片管结构1包括主体圆管11、多片翅片12以及扰流子13；主体圆管11用于容置导热介质；翅片12安装在主体圆管11圆管外侧面，且多片翅片12等间距布置；扰流子13安装在主体圆管11内部，用于增加与导热介质的接触面积；主体圆管11、翅片12以及扰流子13均由导热材料制造；

骨架2，骨架2浇筑在翅片管结构1之间；

导热介质，导热介质容置于翅片管结构1的主体圆管11内。

具体来说，翅片管结构1在骨架2中以下列形式分布：翅片管结构1的主体圆管11呈直角弯折形成多段相互平行的子管，子管在骨架2中呈正三角排列。

该具体结构的储能模块，不仅能够提高模块充热和放热的速度，及充放热的均匀性；而且，还能减少骨料与导热管在浇筑过程中出现间隙的概率。

具体来说，翅片管结构1中的翅片12其高度为相邻且平行的两段主体圆管11中心距的三分之一。

翅片12高度的设置与翅片12加工难度和翅片12管的成本有关，过高的翅片12加工成本和加工难度也会高些。与储能模块要求的充放热速度也有关，越快的充放热速率要求的导热管分布密度相对要高些。

经过综合考虑经济和性能两方面，选取的翅片12高度为两根导热管中心距的三分之一作为最佳实施例。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。