一种中低温蓄热单元的制作方法
【专利摘要】一种中低温蓄热单元，包括带有波纹翅片回形双盘管换热器，蓄热壳体；该换热器包括蓄热和放热两个独立部分：蓄热过程，为了减小热量损失，高温热源流体从蓄热材料中心位置热源入口6流入蓄热体，经过换热器把热量储存在蓄热材料17中；放热过程，冷源流体从蓄热材料外围冷源入口4进入蓄热体，经过换热带出的能量从冷源出口3流出，带出的能量供应给用户使用。
【专利说明】一种中低温蓄热单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于中低温蓄热单元，特别是涉及一种提高蓄热放热效率的中低温蓄热单元。
【背景技术】
[0002]随着我国经济快速发展，对能源需求越来越大，蓄热技术在工业废热回收、供暖、建筑节能、太阳能热利用等领域广泛运用。目前蓄热主要有三种方式:显热方式蓄热、潜热方式蓄热及化学反应方式蓄热。其中利用相变复合材料从环境吸收热(冷)量或者向环境放出热(冷)量，从而达到能量的储存和释放的目的。这种利用潜热方式的蓄热具有相变温度近似恒温、容易控制、可以重复利用等独特优点，使其在民用、工业领域的实际运行上具有广阔的前景。
[0003]目前国内现有的蓄热系统在现实运用中，蓄热换热器结构主要采用蛇形或者螺旋形外加直翅片。这样的蓄热系统普遍存在，工质与蓄热体换热面积有限，换热效率低的情况。
【发明内容】
:
[0004]本发明就是为了解决上述的问题，改变换热器结构，提高换热效率的一种中低温高效蓄热单元。
[0005]—种中低温蓄热单兀，包括蓄热体壳体I，设置在壳体内的换热管15、16和相变蓄热材料17，其特征在于:所述的换热管包括回型蓄热换热管15，载热工质从热源入口 6进入蓄热体11，把热量储存在相变蓄热材料中；所述的换热管还包括回型放热换热管16，放热工质经冷源从冷源入口 4进入蓄热体11，吸收相变蓄热材料的潜热和显热，带着热量排出冷源出口 3 ;所述的回型放热换热管和回型蓄热换热管彼此独立设置。
[0006]所述的换热管包括直铜管13和套在铜管外面的波纹翅片5。
[0007]所述的换热管包括U形弯头14焊接在直铜管两端，所述的U型弯头组成两套独立换热管回形结构通路。
[0008]所述的波纹翅片5伸向相变材料侧向外延伸，该翅片径向方向呈45度角前后弯折。
[0009]所述的波纹翅片5间距S:波幅A:波长L = 6: 3: 5，翅片厚度o为0.1mm到 0.3mm。
[0010]所述的波纹翅片5浸入在相变蓄热材料中，该相变材料的相变温度是50_60°C。
[0011]所述的回型蓄热换热管的热源入口 6设置在所述中低温蓄热单元的中心位置，载热工质从热源入口 6进入蓄热体11，把热量储存在相变蓄热材料中。
[0012]所述的回型放热换热管的冷源出口 3设置在所述中低温蓄热单元的中心位置，放热工质从冷源入口 4进入蓄热体11，吸收相变蓄热材料的潜热和显热，带着热量排出冷源出口 3。所述的蓄热壳体设置有测温套筒10，放置温度传感器。[0013]所述的蓄热壳体I设备尺寸高宽比1: 1，长高比大于2: I小于10: I。
[0014]本发明利用工业废热、余热和太阳能的能量为主要热源，一方面可以有效的利用工业废热、余热中的能量进行储存，另一方面，储存在相变蓄热材料中的能量，通过另外一套盘管释放热能供用户所用。通过上述两套回型结构换热系统相对独立的循环运行，使能量在蓄热和放热过程能够快速切换，不断的循环利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明一种中低温蓄热单元主剖视图；
[0016]图2为本发明一种中低温蓄热单元A-A剖视图；
[0017]图3为本发明一种中低温蓄热单元蓄热体外观右视图；
[0018]图4为本发明一种中低温蓄热单元内部换热器立体图；
[0019]图5为本发明一种中低温蓄热单元波纹翅片与铜管连接剖视图；
[0020]图6为本发明一种中低温蓄热单元实施方案示意系统图。
[0021]图7为本发明一种中低温蓄热单元翅片尺寸比例图。
[0022]图8为本发明一种中低温蓄热单元蓄热壳体尺寸比例图。
[0023]其中:1为蓄热壳体；2为保温材料；3为冷源入口 ；4为冷源出口 ；5为翅片；6为热源入口 ；7为热源出口 ；8为相变蓄热材料出口 ；9为相变蓄热材料入口 ；10为测温套筒；11为蓄热体；12为固定套件；13为直铜管；14为U形弯头；15为回型蓄热换热管；16为回型放热换热管；17为相变蓄热材料。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
[0025]实施例
[0026]如图1至图6所示，本发明提供一种中低温蓄热单元，包括蓄热体壳体1，设置在壳体内的换热管15、16和相变蓄热材料17，其中换热管包括回型蓄热换热管15，载热工质从热源入口 6进入蓄热体11，把热量储存在相变蓄热材料中；还包括回型放热换热管16，放热工质经冷源从冷源入口 4进入蓄热体11，吸收相变蓄热材料的潜热和显热，并通过冷源出口 3将热量带出；所述的回型放热换热管和回型蓄热换热管彼此独立设置。
[0027]如图5所示，壳体内部换热器结构包括换热15、16套接波纹翅片5，波纹翅片5伸向相变材料侧向外延伸，该翅片径向方向呈45度角前后弯折，翅片间距S:波幅A:波长L尺寸比为6: 3: 5，使用该比例使得内部流场均匀，换热面积最大，换热因子增大，换热效果好。所述的波纹翅片厚度O为0.1mm到0.3_。波纹翅片采用该结构可以提高换热面积，使得在蓄热和放热过程中，提高换热效率，减少工质循环，降低能源成本，能够储存较低品质的热能。所述的波纹翅片5还包括两侧的固定套件12为支撑波纹翅片和换热管作用。换热管还包括U形弯头14焊接在直铜管13两端。波纹翅片5浸入相变蓄热材料中，该相变蓄热材料的相变温度在50-60°C之间，利用石蜡添加石墨吸收100°C以下的低品位热源。所述的石蜡与石墨根据配比不同具有不同的相变点，本实施例中，石蜡和石墨的比例按照相变温度为50-60°C进行配制。U形弯头组成两套独立换热管回形结构通路，回型蓄热换热管的热源入口 6设置在所述中低温蓄热单元的中心位置，有利于温度较高的工质通过中心管路将热量由中心向周围的相变材料传递，使得热量从中间逐步扩散到外围的蓄热材料，在该蓄热过程中外围的蓄热材料充当保温材料。载热工质从热源入口 6进入蓄热体11，把热量储存在相变蓄热材料中；回型放热换热管的冷源出口 3设置在所述中低温蓄热单元的中心位置，放热工质从冷源入口 4进入蓄热体11，吸收相变蓄热材料的潜热和显热，经过冷源出口3将热量带出。放热工质优先把温度较高部分的相变蓄热材料的热量带走。在蓄热和放热过程中，这种回形结构蓄热方式可以减少热量损失，提高蓄热效率。蓄热壳体外部设有保温材料2，壳体上下分别焊接有相变蓄热材料入口 9和相变蓄热材料出口 8的接口。在蓄热体外围和中间部位放置热电阻套筒10，供温度采集使用。蓄热壳体I设备尺寸长:宽:高应大于2:1:1小于10:1: 1，这个比例有利于蓄热材料的左右自然热对流和蓄热材料的热传导，提高换热效果。
[0028]本发明利用工业废热、余热和太阳能的能量为主要热源，一方面可以有效的利用工业废热、余热中的能量进行储存，另一方面，储存在相变蓄热材料中的能量，通过另外一套盘管释放热能供用户所用。通过上述两套回型结构换热系统相对独立的循环运行，使能量在蓄热和放热过程能够快速切换，不断的循环利用。
【权利要求】
1.一种中低温蓄热单兀，包括蓄热壳体(I)，设置在壳体内的换热管(15、16)和相变蓄热材料(17)，其特征在于:所述的换热管包括回型蓄热换热管(15)，载热工质从热源入口(6)进入蓄热体(11)，把热量储存在相变蓄热材料中；所述的换热管还包括回型放热换热管(16)，放热工质经冷源从冷源入口(4)进入蓄热体(11)，吸收相变蓄热材料的潜热和显热，带着热量排出冷源出口(3);所述的回型放热换热管和回型蓄热换热管彼此独立设置。
2.根据权利要求1所述的一种中低温蓄热单元，其特征在于:所述的换热管包括直铜管(13)和套在铜管外面的波纹翅片(5)。
3.根据权利要求2所述的一种中低温蓄热单元，其特征在于:所述的换热管包括U形弯头(14)焊接在直铜管两端，所述的U型弯头组成两套独立换热管回形结构通路。
4.根据权利要求2所述的一种中低温蓄热单元，其特征在于:所述的波纹翅片(5)伸向相变材料侧向外延伸，该翅片径向方向呈45度角前后弯折，所述的波纹翅片间距S:波幅A:波长L = 6:3: 5，翅片厚度O为0.1mm到0.3_。
5.根据权利要求2所述的一种中低温蓄热单元，其特征在于:所述的波纹翅片(5)浸入在相变蓄热材料中，该相变材料的相变温度是50-60°C。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种适用于中低温蓄热单元，其特征在于:所述的回型蓄热换热管的热源入口(6)设置在所述中低温蓄热单元的中心位置，载热工质从热源入口(6)进入蓄热体(11)，把热量储存在相变蓄热材料中。
7.根据权利要求6所述的一种中低温蓄热单元，其特征在于:所述的回型放热换热管的冷源出口(3)设置在所述中低温蓄热单元的中心位置，放热工质从冷源入口(4)进入蓄热体(11)，吸收相变蓄热材料的潜热和显热，并经过冷源出口(3)将热量带出。
8.根据权利要求1所述的一种中低温蓄热单元，其特征在于:所述的蓄热壳体设置有测温套筒(10)，放置温度传感器。
9.根据权利要求1所述的一种中低温蓄热单元，其特征在于:所述的蓄热壳体设备尺寸高宽比1: 1，长高比大于2: I小于10: I。
【文档编号】F28D20/02GK103629964SQ201210300525
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月22日 优先权日:2012年8月22日
【发明者】张信荣, 郑秋云, 张钦真 申请人:北大工学院绍兴技术研究院