用于相变储热式蒸汽热库的换热管及相变储热式蒸汽热库的制作方法

1.本实用新型涉及蒸汽发生器技术领域，具体涉及一种用于相变储热式蒸汽热库的换热管及相变储热式蒸汽热库。


背景技术：

2.蒸汽发生器，(俗称锅炉)是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备，现有的蒸汽发生器是按照燃料分类的，可分为电蒸汽发生器、燃油蒸汽发生器、燃气蒸汽发生器等；无论利用电加热、燃油加热、燃气加热均需要使用大量的能源，产生巨大的能源使用费用。
3.相变储热技术是利用相变材料的潜热来实现热能的存储和利用，是缓解能量供求双方在时间、强度和空间上不匹配的有效方式。固
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液相变材料因其潜热较大、体积变化小、价格低廉等优点而受到广泛关注。将相变储热技术与蒸汽发生器结合，通过相变储热材料存储的热能作为蒸汽发生器所需的热能，是节能蒸汽发生器未来发展的趋势。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于相变储热式蒸汽热库的换热管，该换热管能够利用相变储热材料实现热量的存储并作为蒸汽发生器的能源，实现了能源在时间和强度上的错峰利用。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
6.本实用新型第一方面提供了一种用于相变储热式蒸汽热库的换热管，包括进水管、蒸汽出管以及多排换热盘管；所述进水管的一端具有进水口，另一端封闭；所述蒸汽出管一端设有蒸汽出口，另一端封闭；所述换热盘管一端连接于所述进水管上，另一端连接于所述蒸汽出管上。
7.进一步地，所述进水管的外侧套装有末端封闭的套管，套管的开口端与进水管的管壁密封连接；所述进水管的末端开口，且套管的内壁与进水管的外壁间具有供进水流动的间隙；所述换热盘管的一端连接于所述套管上。
8.进一步地，所述套管为圆管、水滴管或其他异形管。
9.进一步地，所述套管的外表面设置有翅片或肋片。
10.进一步地，还包括一盘管支架，所述进水管和蒸汽出管通过固定件固定于所述盘管支架上，所述多排换热盘管通过固定架固定于所述盘管支架上。
11.进一步地，所述进水管、蒸汽出管、换热盘管与套管均为一体成型。
12.进一步地，所述进水管、蒸汽出管、换热盘管与套管均是采用冷轧钢制备而成的。
13.本实用新型第二方面还提供了一种相变储热式蒸汽热库，包括内胆和换热管，所述内胆中填充有相变储热材料，所述换热管埋设于所述相变储热材料中，所述换热管为第一方面所述的换热管。
14.进一步地，所述内胆的外侧依次设有保温层和外壳。
15.进一步地，所述内胆中还设有石墨烯加热棒，所述石墨烯加热棒埋设于所述相变储热材料中。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
17.1.本实用新型的用于相变储热式蒸汽热库的换热管，通过进水管向换热盘管中通入去离子水，由于换热盘管埋没在相变储热材料中，相变储热材料能够通过盘管的管壁加热去离子水，使得换热盘管中的去离子水汽化为蒸汽，从而可以产出过热蒸汽。该换热管可利用相变储热材料实现热量的存储并作为蒸汽发生器的能源，实现了能源在时间和强度上的错峰利用。
18.2.本实用新型的用于相变储热式蒸汽热库的换热管，在进水管的外部设置套管结构，从进水口通入的去离子水由进水管的末端流出后，再于进水管与套管之间的间隙反向回流，如此则减小了进水管两侧的热应力，防止进水管由于热应力而开裂。
附图说明
19.图1是本实用新型一实施例的相变储热式蒸汽热库的结构示意图；
20.图2是图1中的换热管的结构示意图；
21.图3是图1中进水管和套管沿a
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a方向的剖视图；
22.图中标号说明：100、内胆；200、进水管；300、套管；400、蒸汽出管；500、换热盘管；600、盘管支架；610、固定件；620、固定架。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.本实用新型提供了一种相变储热式蒸汽热库，包括内胆100和换热管，所述内胆100中填充有相变储热材料，所述换热管埋设于所述相变储热材料中。
26.具体的，请参见图1
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2，所述换热管包括进水管200、蒸汽出管400以及多排换热盘管500。其中，进水管200的一端具有进水口，另一端封闭。同样的，蒸汽出管400一端设有蒸汽出口，另一端封闭。而换热盘管500一端连接于进水管200上，另一端连接于蒸汽出管400上。
27.由于普通的水中含有不少无机盐类物质，如钙、镁盐等。这些盐在常温下的水中肉眼无法发现，一旦它们加温煮沸，便有不少钙、镁盐以碳酸盐形成沉淀出来，它们会紧贴在管壁上形成水垢，不仅影响换热效果，还会造成管道堵塞。因此，为防止碳酸盐沉淀后造成换热盘管500堵塞，本实用新型的换热管中通入的水需为软化水。优选地，进水管200的前部设置有软化水处理装置，该软化水处理装置能够将原水进行软化处理。
28.本实用新型的相变储热式蒸汽热库，通过进水管200向换热盘管500中通入去离子水，由于换热盘管500埋没在相变储热材料中，相变储热材料能够通过盘管的管壁加热去离
子水，使得换热盘管500中的去离子水汽化为蒸汽，从而可以产出过热蒸汽。该换热管可利用相变储热材料实现热量的存储并作为蒸汽发生器的能源，实现了能源在时间和强度上的错峰利用。
29.由于热库内部的相变储热材料的温度达到了200
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300℃，而进水管200中通入的去离子水为常温，因此进水管200内外存在巨大的温度差，产生的热应力很容易使得进水管200开裂。为了解决这一问题，本实用新型提供了一种解决方法，即在进水管200的外部设置套管300结构。
30.具体的，请参见图3，进水管200的外侧套装有末端封闭的套管300，套管300的开口端与进水管200的管壁密封连接。进水管200的末端开口，且套管300的内壁与进水管200的外壁间具有供进水流动的间隙。换热盘管500的一端连接于套管300上。从进水口通入的去离子水由进水管200的末端流出后，再于进水管200与套管300之间的间隙反向回流，如此则减小了进水管200两侧的热应力，从而避免进水管200由于热应力而产生开裂。
31.本实用新型中，所述套管300包括但不限于圆管、水滴管、其他异形管。优选地，所述套管300为水滴管，从而能够减少热应力，防止开裂。为了提高换热效率，优选地，所述套管300的外表面还设置有翅片或肋片。
32.本实用新型中，进水管200、蒸汽出管400、换热盘管500与套管300之间优选地采用一体成型的方式制备，这样可以减少进水管200、蒸汽出管400、换热盘管500、套管300之间的焊接点，防止焊接处漏水、漏气，保证相变储热材料的正常使用。优选地，进水管200、蒸汽出管400、换热盘管500与套管300均是采用冷轧钢制备而成的。
33.本实用新型中，进水管200优选地呈弯折状或螺旋状，其目的是尽量增加进水管200的长度，提高换热面积，以减小热应力。在一些实施方式中，所述换热盘管500呈弯曲状，从而提高了换热面积，有利于提升换热效率。
34.本实用新型中，所述换热管还设置有对应的盘管支架600，用于对进水管200、蒸汽出管400和换热盘管500进行支撑。其中，进水管200和蒸汽出管400通过固定件610固定于盘管支架600上，换热盘管500通过固定架620固定于盘管支架600上。
35.本实用新型的相变储热式蒸汽热库，需要对相变储热材料进行加热处理，所以在所述内胆100中还设置有加热装置。所述加热装置优选为石墨烯加热棒，其埋设在相变储热材料中，并且均匀的设置在相邻的两个换热盘管500之间。与传统的加热丝相比，采用石墨烯作为发热材，具有升温迅速、电转换效率高、节省电能、化学性能温度、使用寿命长等优点。
36.本实用新型中，热库的外形不限，包括但不限于方形、圆形。同样的，换热管的外形也可为圆形、方形或其他形状。优选地，内胆100的外侧还依次设置有保温层和外壳，其中保温层可采用本领域常用的无机保温板材，以防止热库内储存的热量散发，提高保温效果。
37.本实用新型的相变储热式蒸汽热库，可输出过热蒸汽，应用范围广。根据客户的需求，还可将多个相变储热式蒸汽热库组成阵列，可以减少占用空间。
38.以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。