相变蓄热供暖用换热箱的制作方法

本发明涉及一种供热换热箱，特别是一种相变蓄热供暖用换热箱，属于供热设备技术领域。

背景技术：

相变蓄热供暖是利用材料在相态固-液或液-气变化时，能够吸收或放出大量潜热的特征而进行的热量储存或释放，相比与传统的变温储热过程，相变过程中材料的温度几乎保持不变，在供暖工程中可以在能源充足时利用中低温相变材料将热水中的热量储存在相变材料中，在能源紧缺时利用相变材料的相变放热进行热量供给，目前被大量应用于谷电储存供热中，即夜间将谷电储存在相变材料中，白天用于供暖的蓄热式供热过程中。目前常用的谷电相变蓄热供暖的基本构成包括回流泵、电加热锅炉、换热箱、供暖换热片及控制装置，换热箱内设置盐柱，盐柱内充有相变蓄热材料，夜间使用谷电通过电加热锅炉将水加热后通入换热箱循环，换热箱内温度达到相变蓄热材料的相变温度后相变蓄热材料由固态相变为液态，其间吸收热量，白天则停止电加热，利用相变蓄热材料中蓄存的热量加热换热箱中的水进行供暖。换热箱是相变蓄热供暖系统中的核心组件，目前常用的换热箱结构是在换热箱内等距设置多个平行的盐柱，换热水进口设置在换热箱体的下侧并且垂直于换热箱的侧壁，换热水进入换热箱内与盐柱进行热交换后从换热箱体上侧的出水口出换热箱重新进入电锅炉加热，这个过程中换热水基本处于平流状态，换热箱内水流死角很多，换热水进口与换热水出口之间易形成水流短路，换热水在水箱内停留时间短，易造成换热不充份，使进口与出口之间的温差较小，水温较高的回流水在回流至电热锅炉的途径中会散失大量热量；现有盐柱内部填充的相变材料的热传导率很低，在工作时盐柱靠近中心的相变材料需要很长时间才能达到工作温度，而且盐柱由于常时间工作于高温状态下，相变材料在相变时体积也会发生变化，如果盐柱封盖不严或盐柱本体因热水或相变材料腐蚀发生泄露，整体处于密封状态的系统无法及时发现盐柱泄露，而相变材料多是无机盐类或有机盐，其中很多种类都会对相变蓄热系统内的管路及泵等设备造成腐蚀，盐柱泄露将对整个系统的使用寿命造成很大影响。现有技术中换热箱及盐柱的结构影响了换热箱的整体换热效率，增加了换热水的循环次数，并且盐柱泄露时不易及时发现，因此，如何提高换热箱的换热效率，减少换热水的循环次数，减少回流水在循环管道中的热量消耗，并且防止盐柱泄露对整个系统设备寿命的影响，是现有技术中亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种换热效率高，能够延长换热水在水箱内停留时间，降低换热水出口温度，并且能直观观察到盐柱密封状态的相变蓄热供暖用换热箱。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：相变蓄热供暖用换热箱，包括竖直设置的圆柱形的箱体及设置在箱体内的多根盐柱，圆柱形箱体包括圆柱形侧壁、箱盖及箱底，箱体上设置有换热水进口，所述换热水进口设置在圆柱形侧壁 的上部，换热水进口的方向位于箱体圆柱形侧壁的切线方向，换热箱中轴线上设置有出水管，出水管向上延伸出箱盖，出水管上端为换热水出口，出水管插入箱体内，出水管的下端位于箱体的下部，出水管下端为出水管进水口，所述换热水出口与回流泵连接；盐柱包括盐柱侧壁、下壁及顶盖，盐柱内部充设有相变蓄热材料，所述盐柱内部设置有多根热虹吸管，多根热虹吸管竖直设置并且穿设在相变蓄热材料内部，多根热虹吸管的下端伸出盐柱的下壁，多根热虹吸管下端伸出盐柱的部份相互连接为一体，构成液态工质储存室，液态工质储存室内部充设有液态工质，热虹吸管及液态工质储存室内部为真空状态；进一步的，所述多根盐柱与圆柱形箱体的中轴线平行设置，多根盐柱呈螺旋状排列，螺旋的开口方向朝向换热水进口方向；进一步的，所述换热箱的箱盖上设置有观察口，所述盐柱的顶盖设置有贯通顶盖的导柱孔，盐柱内部滑动设置有挡板，挡板与盐柱侧壁之间设置有滑动密封件，挡板上设置有竖直向上的导柱，导柱上端穿过导柱孔穿设到盐柱外部，所述挡板与盐柱顶盖之间设置有压力弹簧，所述压力弹簧套设在导柱上，压力弹簧的上端压设在盐柱顶盖上，压力弹簧的下端压设在挡板上，盐柱侧壁上开设有相变蓄热材料充装口，相变蓄热材料充装口位于挡板的下方；进一步的，所述圆柱形箱体的圆柱形侧壁内设置有隔层，隔层内充设有相变储热材料，圆柱形箱体的外侧设置有保温材料层。

本发明的积极有益技术效果在于：将换热水进口设置在箱体的切线方向，换热水切向进入箱体，并且出水管的进水口位于箱体下部，出水管与回流泵连接，换热水在箱体内呈螺旋状流动，增加了换热水在换热箱内的停留时间，盐柱呈螺旋状排列与水流方向一致，增强了换热效果；本发明的盐柱内部设置了热虹吸管，通过热虹吸管内部的液态工质将热量带至盐柱内部，实现了盐柱内部相变蓄热材料的均匀加热，加速了热量循环的速度，提高了换热效率，在盐柱顶端设置活动的导柱，盐柱发生泄露时导柱回缩至盐柱内，可以直观的发现泄露的盐柱，本发明由于增强了盐柱内换热效率，并且通过改变换热箱结构增加了整个系统的换热效率，因此可以有效降低水的循环次数，降低了能耗，并且通过盐柱泄露检查装置提高了整个系统的运行可靠性。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的盐柱分布示意图。

图3为本发明一个实施例的盐柱结构示意图。

图4为本发明一个实施例的盐柱顶端防泄露结构示意图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，以下提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中标记为：2-1. 箱体；2-2. 盐柱；2-3. 出水管；2-4. 固定孔板；2-5. 换热水进口；2-6. 回流泵；2-7. 出水管进水口；2-8. 液态工质储存室；2-9. 导柱；2-10. 观察口；3-1. 隔层；3-2. 保温材料层；4-1. 盐柱顶盖；4-2. 挡板；4-3. 相变蓄热材料充装口； 4-4. 热虹吸管；4-5. 相变材料充装室；5-1. 压力弹簧。

如图所示：相变蓄热供暖用换热箱，包括圆柱形的箱体2-1及多根盐柱2-2，在圆柱形箱体的圆柱形侧壁内设置有隔层3-1，隔层内充设有相变储热材料，圆柱形箱体的外侧设置有保温材料层3-2，箱体侧面上设置有换热水进口2-5，换热水进口的方向位于圆柱形箱体的切线方向，换热箱的中轴线上设置有出水管2-3，出水管向上延伸出箱盖，出水管上端为换热水出口，换热水出口与回流泵2-6连接，出水管的下端的出水管进水口2-7 位于箱体的下部，箱体内的盐柱由固定孔板2-4固定在箱体内，固定孔板上设置有多个供水流通过的水孔，如图2所示，多根盐柱与圆柱形箱体的中轴线平行设置并且呈螺旋状排列，螺旋的开口方向朝向换热水进口方向；本实施例中换热箱的箱盖上设置有观察口2-10，观察口上设置有观察玻璃，可以通过观察口直接观察换热箱体内的盐柱情况，如图4所示，在盐柱顶盖4-1上设置有贯通顶盖的导柱孔，盐柱内部设置有挡板4-2，挡板与盐柱侧壁之间设置有滑动密封件，滑动密封件可以采用橡胶型环或其它形式的弹性体，在其内外径上加聚四氟乙烯填料的园形带，或者采用市售的唇形密封圈等滑动密封件，在挡板上侧设置有竖直的导柱2-9，导柱上端穿过导柱孔穿设到盐柱外部，在盐柱的侧壁上挡板的下方开设有相变蓄热材料充装口4-3，在导柱上套设有压力弹簧5-1，压力弹簧的上端压设在盐柱顶板上，下端压设在挡板上，在挡板上侧设置有竖直的导杆2-9，导杆上端穿过导杆孔穿设到盐柱外部，在盐柱的侧壁上挡板的下方开设有相变蓄热材料充装口4-3，在导杆上套设有压力弹簧5-1，压力弹簧的上端压设在盐柱顶板上，下端压设在挡板上，挡板下部的盐柱内部空间为相变材料充装室4-5，本发明中相变材料充装室内部填充的相变储热材料可采用所有相变温度在40-90度之间的相变储热材料，如醋酸钠、磷酸钠或其它相变材料，相变材料通过相变蓄热材料充装口4-3充设至相变材料充装室内，随后使相变材料充装室内部保持正压状态后密封相变蓄热材料充装口，挡板在盐柱内部的压力推动下向上方移动，导杆伸出盐柱上方，在盐柱不泄露的情况下，导杆保持伸出在盐柱外部，当盐柱发生泄露时，盐柱内正压泄露，导杆在自重及弹簧的作用下向下运动，缩至盐柱内部，通过观察口观察换热箱内部盐柱顶部的导杆情况，即可确定盐柱是否发生泄露，并且可以直接确定是哪一根发生泄露，操作极为简便；本实施例中盐柱的内部设置有多根热虹吸管4-4，多根热虹吸管布设在相变材料充装室内，各个虹吸管之间相互平行竖直设置，多根热虹吸管的下端伸出盐柱的下壁，多根热虹吸管下端伸出盐柱的部份相互连接为一体，构成液态工质储存室2-8，液态工质储存室内部充设有液态工质，热虹吸管及液态工质储存室内部为真空状态；在换热箱储能工作时，加热后的换热水通过换热水进口进入换热箱内，液态工质储存室内的液体在达到蒸发温度后受热气化，由于管中始终保持真空状态，蒸气上升到热虹吸管上层，途中热量陆续被释放，蒸气重新凝结成液滴，其间释放的热量加热热虹吸管周围的相变蓄热材料，蒸气凝结成的液滴由于受到重力作用重新回到液态工质储存室内，继续被蒸发，然后被冷却，形成一个周而复始的循环，达到加热相变蓄热材料内部的目的。

本发明将换热水进口设置在箱体的切线方向，换热水切向进入箱体，并且出水管的进水口位于箱体下部，出水管与回流泵连接，换热水在箱体内呈螺旋状流动，增加了换热水在换热箱内的停留时间，盐柱呈螺旋状排列与水流方向一致，增强了换热效果；本发明的盐柱内部设置了热虹吸管，通过热虹吸管内部的液态工质将热量带至盐柱内部，实现了盐柱内部相变蓄热材料的均匀加热，加速了热量循环的速度，提高了换热效率；通过在盐柱顶端设置活动的导柱，盐柱发生泄露时导柱回缩至盐柱内，可以直观的发现泄露的盐柱，本发明由于增强了盐柱内换热效率，并且通过改变换热箱结构增加了整个系统的换热效率，因此可以有效降低水的循环次数，降低了能耗，并且通过盐柱泄露检查装置提高了整个系统的运行可靠性。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。