一种填充床式的相变蓄热装置的制作方法

本实用新型属于相变蓄热技术领域，涉及一种填充床式的相变蓄热装置。

背景技术：

随着社会和科技的进步，全球变暖所产生的影响不仅是气候和全球环境领域的问题，更是一个涉及到人类社会生产、消费、生活方式以及生存空间等社会和经济发展领域的重大问题。相变蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，其原理是利用物质在凝固/熔化、凝结/气化、凝华/升华以及其他形式的相变过程中在固定的温度下吸收与释放巨大热量的原理。其可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，是世界范围内的研究热点。

在相变蓄热系统中，相变蓄热装置的结构对相变蓄热系统的性能有着至关重要的影响。目前常用的相变蓄热装置多直接借鉴传统的翅片管与套管换热器，但这种蓄热装置的结构蓄热性能较差，体积较大。同时在实际的工程应用中，需要进行蓄热的风管结构尺寸各不相同，故而也无法形成模块化的设备结构。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种填充床式的相变蓄热装置，实现对废热与太阳能等间断性热源进行快速存储，并在需要时进行快速释放的目的。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种填充床式的相变蓄热装置，包括管道外壳，管道外壳的一端为热空气进口，管道外壳的另一端为空气出口，管道外壳内部设有流体相变蓄热层作为填充床，所述流体相变蓄热层与管道外壳内壁接触，所述流体相变蓄热层内填充若干流体相变蓄热金属球，流体相变蓄热金属球内设有导热元件，导热元件与流体相变蓄热金属球内壁连接，流体相变蓄热金属球内填充相变蓄热材料。

本实用新型采用球形蓄热结构作为蓄热层的填充单元，其可以有效适应各种形状与尺寸的管道结构，与传统相变蓄热装置相比，其不需要根据风管尺寸设计蓄热结构。其次，在金属球内壁设有导热元件，扩大了金属球内相变蓄热材料与金属外壳的接触面积，从而提升相变蓄热系统的吸热放热能力。

优选的，热空气进口设有风机。

优选的，管道外壳设有保温层。

优选的，流体相变蓄热层靠近空气出口的一侧设有金属孔板，所述金属孔板的开孔直径小于流体相变蓄热金属球的直径。

进一步优选的，流体相变蓄热层靠近热空气进口的一侧设有金属孔板，所述金属孔板的开孔直径小于流体相变蓄热金属球的直径。

进一步优选的，金属孔板焊接在管道外壳内壁上。

优选的，所述导热元件为金属丝网，金属丝网的边缘与流体相变蓄热金属球内壁连接。

进一步优选的，所述金属丝网的边缘均匀布置在流体相变蓄热金属球内壁。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型采用的球体填充床形的相变蓄热装置，以实现对废热与太阳能等间断性热源进行快速存储，并在需要时进行快速释放的目的。同时由于球体填充床的特性，可根据实际不同的风管结构在现场进行球体蓄热材料填充床的组装操作，从而提高相变蓄热装置的通用性，节省设计结构与选型的时间与费用。

(2)本实用新型在金属球内壁设有导热元件，扩大了金属球内相变蓄热材料与金属外壳的接触面积，从而提升相变蓄热系统的吸热放热能力。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为流体相变蓄热金属球的结构示意图；

图2为填充床式的相变蓄热装置的结构示意图；

图3为金属孔板的结构示意图；

其中，1、金属外壳，2、金属丝网，3、相变蓄热材料，4、风机，5、金属孔板，6、流体相变蓄热层，7、管道外壳。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了解决传统相变蓄热装置蓄热速度慢，通用性差的缺点，本申请提出了一种填充床式的相变蓄热装置。

本申请的一种典型实施方式，提供了一种填充床式的相变蓄热装置，包括管道外壳，管道外壳的一端为热空气进口，管道外壳的另一端为空气出口，管道外壳内部设有流体相变蓄热层作为填充床，所述流体相变蓄热层与管道外壳内壁接触，所述流体相变蓄热层内填充若干流体相变蓄热金属球，流体相变蓄热金属球内设有导热元件，导热元件与流体相变蓄热金属球内壁连接，流体相变蓄热金属球内填充相变蓄热材料。

本申请采用球形蓄热结构作为蓄热层的填充单元，其可以有效适应各种形状与尺寸的管道结构，与传统相变蓄热装置相比，其不需要根据风管尺寸设计蓄热结构。其次，在金属球内壁设有导热元件，扩大了金属球内相变蓄热材料与金属外壳的接触面积，从而提升相变蓄热系统的吸热放热能力。

为了能够对更多的热空气中的能量进行储存，本申请优选的，热空气进口设有风机。能够为热空气的流动提供动力，从而强化对热空气的蓄热。

为了防止装置部分蓄热散发至外部环境中，本申请优选的，管道外壳设有保温层。

为了防止热空气的流动使流体相变蓄热层结构不稳定，本申请优选的，流体相变蓄热层靠近空气出口的一侧设有金属孔板，所述金属孔板的开孔直径小于流体相变蓄热金属球的直径。

为了能够使金属球能够填充为层状结构，本申请进一步优选的，流体相变蓄热层靠近热空气进口的一侧设有金属孔板，所述金属孔板的开孔直径小于流体相变蓄热金属球的直径。

为了强化金属孔板对流体相变蓄热层的固定，本申请进一步优选的，金属孔板焊接在管道外壳内壁上。

本申请优选的，所述导热元件为金属丝网，金属丝网的边缘与流体相变蓄热金属球内壁连接。

本申请进一步优选的，所述金属丝网的边缘均匀布置在流体相变蓄热金属球内壁。能够使得更多的热量从金属球壁通过金属丝网传输至相变蓄热材料内。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

实施例

一种填充床式的相变蓄热装置，如图2所示，包括管道外壳7，管道外壳7的一端为热空气进口，管道外壳7的另一端为空气出口，管道外壳7内部设有流体相变蓄热层6作为填充床，流体相变蓄热层6与管道外壳7内壁接触，流体相变蓄热层7内填充若干流体相变蓄热金属球。

流体相变蓄热金属球，如图1所示，在球形金属外壳1内设有金属丝网2，金属丝网2的边缘均匀布置在球形金属外壳1内壁，球形金属外壳1内填充相变蓄热材料3。

流体相变蓄热层6的两侧均设有金属孔板5，金属孔板如图3所示，金属孔板的开孔直径小于流体相变蓄热金属球的直径。金属孔板焊接在管道外壳内壁上。

热空气进口设有风机4。

管道外壳7设有保温层。

该装置可以与太阳能空气集热器连接，在干燥或者建筑采暖中使用。

与太阳能空气集热器连接：传统太阳能空气集热器受外界气候影响较大，其在辐照差的情况下无法提供热风，本蓄热装置可以与太阳能空气集热器的出风口相连。热风在风机4的作用下与流体相变蓄热层6进行对流换热，将热风的一部分热量存储在相变材料中。当太阳辐照较差导致热风温度较低时，冷风在风机4的作用下进入流体相变蓄热层6吸收相变材料蓄存的热量从而提高冷风的温度，以扩大太阳能的使用范围。

可填充的相变蓄热材料：石蜡，相变温度在20～70℃，其中相变的温度可以根据实际需要对不同种类的石蜡按照不同比例进行调配。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。