一种管式相变储能换热装置的制作方法

本实用新型属于利用潜热的热贮存装置或设备技术领域，特别涉及一种管式相变储能换热装置。

背景技术：

我国工业余热资源丰富，主要包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热等，余热资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，其中可回收率达60％，余热利用率提升空间大，节能潜力巨大。当前我国能源利用效率较低，大量的废热、余热未能有效利用而被白白浪费掉，这种现象主要是热能回收装备技术落后造成的。近年来，随着人们节能意识的不断增强，人们日益重视怎样将不同形式的能量以可以使用的方式储存起来，并在能源供不应求时又以环保的形式释放出来满足需求。储能技术对能源的供给、能源可持续发展起着重要作用。目前研究开发得较为广泛的储能技术主要集中在热能储存和电能储存方面，这些技术广泛应用于太阳能高温储能、电力移峰填谷、工业废热和余热回收、工业与民用建筑和空调节能等领域。相变储能技术是热能储存技术中发展很快的一种新兴技术，其实用化过程中重要的一环就是相变储能换热装置的设计。相变储能换热装置是一种集储热和换热功能于一身的余热利用装置。

现有技术中，相变储能换热装置普遍存在换热效率低、换热分布不均匀、储能时间长等缺点。中国专利申请CN202547463U公开了一种三套管式相变蓄热换热器，该装置由相变蓄热换热器壳体、相变蓄热材料套管和冷水管组成，结构简单、加工方便、成本低廉，但该装置换热效率低、储能量小。中国专利CN203274570U公开了一种具有软管式换热器的相变储热单元，由容器、置于容器内的软管式换热器和容器壁与换热器之间的相变储热材料组成，安装使用方便，但该装置中软管式换热器承压能力低，整个装置的介质和工艺适应性不强，易造成储热材料相变过程中液相的泄漏。中国专利CN104215109A公开了一种相变储能装置，由微通道换热器、外壳、顶盖和相变材料等组成，该装置换热效率相对较高，但结构复杂，相变材料外形等需要经过专门的加工设计，装填费时费力。因此，借鉴用于其它行业的换热装置，设计一种管式相变储能换热装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种管式相变储能换热装置，通过合理分布中相变储能材料和换热管在管式相变储能换热装置的空间占比及合理设计换热管在管式相变储能换热装置中的排布形式，达到装置储能量与换热效率之间的最佳平衡点，满足实际需要。同时，装置结构简单、加工方便、不会造成储热材料相变过程中液相的泄漏，解决了公知技术中存在的技术难题。

本实用新型的技术方案是如下实现的，一种管式相变储能换热装置，由箱体、换热管、相变储能材料、管板、人孔及管程流体通道接管一、管程流体通道接管二、相变储能材料进口管、相变储能材料出口管构成，其特征在于，所述箱体外部包裹有保温材料，所述箱体的一侧设置人孔，所述箱体内部两端设置固定换热管端头的管板，在箱体内的换热管呈阵列式布置，换热管轴心之间呈三角形分布。所述换热管管壁与所述箱体之间填充相变储能材料，所述管程流体通道接管一、管程流体通道接管二分别设置在所述箱体上，所述管程流体通道接管一、管程流体通道接管二与所述换热管连通。所述相变储能材料进口管、相变储能材料出口管分别设置在所述箱体上，所述相变储能材料进口管、相变储能材料出口管与所述相变储能材料的填充空间连通。

储热时，蒸汽形式的余热和废热从所述管程流体通道接管二流入，流经所述换热管，通过所述换热管的管壁将热能传递给所述的相变储能材料，所述相变储能材料熔化，热能以潜热形式将接收到的热能储存起来。取热时，取热流体从所述管程流体通道接管一流入，流经所述换热管，将热能从所述相变储能材料中取走；所述相变储能材料凝固，将之前储存的热能释放出来。

本实用新型具有的优点和积极效果是：利用热电厂、钢铁厂等高耗能单位以蒸汽形式排放的余热和废热作为热源，采用换热管作为换热元件，通过合理分布相变储能材料和换热管在管式相变储能换热装置中的空间占比及合理设计换热管在管式相变储能换热装置中的排布形式，达到装置储能量与换热效率之间的最佳平衡点，满足实际需要。同时，装置结构简单、加工方便、不会造成储热材料相变过程中液相的泄漏，实现了能源的合理利用，在我国大力实施节能减排发展战略之际，本实用新型的推广应用具有广阔的应用市场和良好的发展前景。

附图说明

图1是本实用新型一种管式相变储能换热装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种管式相变储能换热装置的换热管排布示意图。

图中，1-箱体，2-人孔，3-管板，4-管程流体通道接管一，5-相变储能材料出口管，6-换热管，7-相变储能材料，8-管程流体通道接管二，9-相变储能材料进口管。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1-2所示，一种管式相变储能换热装置包括：箱体1、换热管6、相变储能材料7、管板3、人孔2及管程流体通道接管一4、管程流体通道接管二8、相变储能材料进口管9、相变储能材料出口管5。其特点是所述箱体1外部包裹有保温材料，所述箱体的一侧设置人孔2，便于检修，所述箱体的内部设置固定换热管端头的管板3和换热管6，所述管板3固定在所述箱体1上，所述换热管6的两端分别固定在所述箱体1两端的固定换热管端头的管板3上，所述管板3和所述换热管6之间可以采用焊接、焊接加胀接等形式固定连接，所述换热管6成阵列式分布在箱体内部且所述换热管6轴心之间呈三角形结构分布。所述换热管6管壁与所述箱体1之间填充相变储能材料7，所述管程流体通道接管一4、管程流体通道接管二8分别设置在所述箱体1上，所述管程流体通道接管一4、管程流体通道接管二8与所述换热管6连通。所述相变储能材料进口管9、相变储能材料出口管5分别设置在所述箱体1上，所述相变储能材料进口管9、相变储能材料出口管5与所述相变储能材料7的填充空间连通。

该管式相变储能换热装置一次完整的使用过程包括两个阶段：储热阶段和取热阶段。储热时，蒸汽形式的余热和废热从所述管程流体通道接管二8流入，流经所述换热管6，通过所述换热管6的管壁将热能传递给所述的相变储能材料7，所述相变储能材料熔化，热能以潜热形式将接收到的热能储存起来。取热时，取热流体从所述管程流体通道接管一4流入，流经所述换热管6，将热能从所述相变储能材料7中取走；所述相变储能材料凝固，将之前储存的热能释放出来。