专利名称：一种用于太阳能热发电的高温储热换热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能量的存储与释放装置，尤其涉及一种用于太阳能热发电的高温储热换热装置。
背景技术：
太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，具有无污染、取用方便的特点，但到达地球表面的太阳辐射，能量密度却很低，而且受地理、昼夜和季节等规律性变化的影响，以及因晴云雨等随机因素的制约，其辐射强度也不断发生变化，具有显著的稀薄性、间断性和不稳定性。在太阳热能发电系统中，太阳能集热器把收集到的太阳辐射能发送至接收器产生热空气或热蒸汽，用传统的电力循环来产生电能，为了保持供电装置稳定不间断地运行，就需要储热装置把太阳能储存起来，在太阳能不足时再释放出来，从而满足生产和生活用能连续和稳定供应的需要，所以太阳能高温储热装置是太阳能热发电的关键技术，它对于提高系统发电效率、提高系统发电稳定性和可靠性具有重要意义。已有的相变储能 装置多是针对以水、空气或者熔盐作为传热介质的储热装置，这种整体式的储热装置储热量小，储热体积大，在高温高压下工作的稳定性和安全性欠佳。因为在太阳能热发电系统中，可利用气体作为传热介质，高温气体能直接推动汽轮机发电，提高发电效率。太阳能集热器加热的气体温度可高达1000°c以上，这种高温高压的传热介质对储热装置有很大的要求。所以对于高温储热装置(> 400°c )的研究有待进一步开展。
发明内容为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于太阳能热发电的高温储热换热装置，在高温储热换热装置的储热换热管内充装铝基合金储热相变材料，利用铝基合金储热相变材料相变潜热高、储能密度大、导热系数良好的优点，提高储热效率和储热密度，使储热放热过程稳定高效的进行。本实用新型是通过以下技术方案来实现的一种用于太阳能热发电的高温储热换热装置，包括箱体和设置在箱体内的高温相变储热管，所述的高温相变储热管管外侧装有环形翅片，储热管内充装有相变材料。所述储热换热管材料为陶瓷钢铁复合管，所述的陶瓷钢铁复合管外层是无缝钢管，内层是刚玉。高温相变储热管外层无缝钢管的直径范围68mm-630mm,管壁厚
刚玉的厚度范围3mm-8mm，多根规格相同的高温相变储热管成正方形或正三角形平行分布。所述的相变材料为铝基合金储热材料。所述的储热换热装置外圈置有保温材料。本发明具有显著的优点和积极的效果。本实用新型结构简单易行，相变材料采用铝基合金储热材料，铝基合金储热材料具有合适的相变温度和较高的储热密度，加快了流体与相变储热材料间的换热，缩小了储热容装置的体积，从而提高了系统的储热效率和储热密度，使储热放热过程稳定高效的进行。
图I是本实用新型太阳能热发电的高温储热换热装置的结构示意图。图2是本实用新型太阳能热发电的高温储热换热装置储热换热管结构示意图。图中，I. I-流体进口管，2. I-储热装置底座，3-储热换热管，4-折流板，5-储热换热装置箱体，6-保温材料，7-相变材料，I. 2-流体出口管，2. 2-储热装置顶盖，8-无缝钢管，9-刚玉，10. I-高温相变储热管下端盖，10. 2-高温相变储热管上端盖，11-环形翅片
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，实例仅为参考和说明之用，并非用来对本实用新型的应用范围加以限制。 如图I所示，一种太阳能热发电的高温储热换热装置，包括储热换热装置箱体5、高温相变储热管3，高温相变储热管3以并联形式置于储热换热装置箱体内，储热换热装置箱体7两端分别有储热装置底座2. I和储热装置顶盖2. 2并设有流体的进口管I. I和流体出口管I. 2，储热换热装置箱体7内设有扰流板4以提高该侧流体的扰动，强化该侧流体的换热，储热换热装置箱体外侧置有保温材料6。所述高温相变储热管3以并联形式置于储热换热装置箱体7内，高温相变储热管3的结构示意图如图2所示，高温相变储热管3采用陶瓷钢铁复合管，该管独特的组织结构能够承受铝基相变材料的腐蚀，其外层是无缝钢管8，内层是刚玉9，下端盖为10. 1，上端盖为10. 2，采用自蔓延高温合成法制造，高温相变储热管3内充填相变材料7，高温相变储热管3外设置有环形翅片8以增强与流体的换热。经太阳能集热器加热的高温气体通过流体进口管I. I进入储热换热装置箱体内，热流体将热量传递给相变材料7，相变材料7由固态逐渐变为液态，使热能不断转化为潜热储存在相变材料内，释放了热量的流体经折流板4从流体出口管2. 2流出，经过一定时间后，固态相变储热材料完全转化为液态实现热量存储的最大化，停止热流体的进出。当需要热能时，使冷流体沿着与热流体同样的路线流动，此时冷流体通过相变储热换热装置的箱体内，相变储热材料由液态逐渐转变为固态释放存储的热量，对冷流体逐渐进行加热，当储热材料放出部分热量后，换热管内壁面的液体逐渐凝固，随着放热量的增加，相变储热材料由液态渐变为固态，待全部转变为固态后，不再释放热量，此时冷流体的温度升高到最高值，储热释热过程可循环重复使用，实现冷、热流体与固液相变储热材料之间的高效换热。本实用新型未涉及部分及储热换热装置的具体结构等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求1.一种用于太阳能热发电的高温储热换热装置，其特征在于，包括箱体(5)和设置在箱体内的高温相变储热管(3)，所述的高温相变储热管(3)管外侧装有环形翅片(11)，储热管内充装有相变材料(7)。
2.根据权利要求I所述的用于太阳能热发电的高温储热换热装置，其特征在于，所述的高温相变储热管(3)材料为陶瓷钢铁复合管，所述的陶瓷钢铁复合管外层是无缝钢管(8)，内层是刚玉(9)。
3.根据权利要求I或2所述的用于太阳能热发电的高温储热换热装置，其特征在于，高温相变储热管⑶外层无缝钢管⑶的直径范围68mm-630mm，管壁厚6mm-16mm，刚玉(9)的厚度范围3mm-8mm，多根规格相同的高温相变储热管(3)成正方形或正三角形平行分布。
4.根据权利要求I所述的用于太阳能热发电的高温储热换热装置，高温相变储热管(3)内充装相变材料(7)，所述相变材料(7)为铝基合金储热材料。
5.根据权利要求I所述的用于太阳能热发电的高温储热换热装置，其特征在于，所述的高温储热换热装置外部置有保温材料(6)。
专利摘要本实用新型公开了一种用于太阳能热发电的高温储热换热装置，包括储热装置箱体、高温相变储热管，高温相变储热管以并联形式置于储热装置箱体内，储热装置两端分别设有底座和顶盖，箱体设有流体的进口管和出口管，箱体内设有扰流板以提高该侧流体的扰动，强化该侧流体的换热。高温相变储热管材料为陶瓷钢铁复合管，高温相变储热管内充填相变储热材料，高温相变储热管外装有环形翅片。本实用新型结构简单、传热效率高，具备蓄热、释热功能，该高温储热换热装置可充分利用太阳能集热器加热的高温气体，使太阳能热发电过程能够连续稳定的进行。
文档编号F24J2/34GK202613802SQ20122009835
公开日2012年12月19日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者崔海亭, 蒋静智, 周慧涛 申请人:河北科技大学