一种带有折回管的螺旋管式相变储热器的制作方法

本实用新型属于热能存储技术领域，具体涉及太阳能热能存储用的一种带有折回管的螺旋管式相变储热器。

背景技术：

随着常规能源的日益短缺，人们将目光转向可再生能源的发开。太阳能是最理想的可再生能源，具有清洁、无污染、取之不尽用之不竭的优点。然而，太阳能受地理位置、季节气候及昼夜交替等影响，其波动性和间歇性成为限制发展的瓶颈。利用储热装置，可以将白天多余的太阳能储存起来，在阴雨天气和夜晚等太阳能供应不足时，为太阳能热发电、太阳能干燥和太阳能吸收式热泵等系统提供稳定可靠的能量，保证系统运行的稳定性，提高太阳能热利用的竞争力。

相变储热具有储能密度高、放热过程温度波动范围小等优点，但在实际应用中还存在着很多问题，最突出的一点是相变材料的热导率低，致使相变储热装置无法在充、放热过程中快速完成热量的储、放，传热效果不佳。为解决该问题，从材料方面考虑，如使用掺混其他介质、研制新型复合材料或采用相变材料封装技术等，存在着工艺复杂且成本过高的缺点；从结构方面考虑，可改进换热单元结构，使其传热性能可靠且稳定，提高传热效率。

常规螺旋管式换热器的换热管道呈多层螺旋绕制，结构复杂，不仅制作工艺难度大，材料耗费较多，还占据过多内部空间，虽使传热效率提高，但大大减少了相变材料的容积，致使装置的总储热量提升并不显著。因此需要改进螺旋管式换热器的结构，解决传热流体与相变材料接触时间短、传热效率低的问题，充分利用储热器内部的有限空间，提高储热能力，也可用其改造现有螺旋管式换热器，并且要生产工艺简单。

技术实现要素：

本实用新型的目的是设计一种带有折回管的螺旋管式相变储热器，使其传热效率高，储热能力大，结构简单，生产成本低，使用效果好。

本实用新型的技术方案是一种带有折回管的螺旋管式相变储热器，包括壳体、端盖、耐热橡胶密封垫、相变储热层、隔热保温层和螺旋换热管道；壳体上带有开口，端盖安装在壳体的开口上，端盖与壳体的开口之间装有耐热橡胶密封垫，端盖上带有安装螺旋换热管道进出口接管的安装孔，螺旋换热管道安装在壳体中，相变储热材料充填在壳体与螺旋换热管道之间形成相变储热层，隔热保温层包裹在壳体和端盖的外面；螺旋换热管道由螺旋管、过渡管和折回管组成，螺旋管的入口端带有进口接管，螺旋管的出口端与过渡管的一端连通，过渡管的另一端与折回管的入口端连通，折回管位于螺旋管的中心，折回管的出口端带有出口接管，螺旋换热管道的进口接管和出口接管安装在端盖的安装孔中。

所述的折回管为锥形管，大头为入口端，小头为出口端，锥形管的管径自入口端向出口端线性渐缩。

所述的锥形折回管的锥度为1:500至1:200。

所述的壳体为圆柱型。

本实用新型的所提供的一种带有折回管的螺旋管式相变储热器具有以下优点：

1.本实用新型采用带有折回管的螺旋管式相变储热器结构，高温传热流体由动力泵送入螺旋换热管道的进口接管，高温传热流体在螺旋管内向前运动的过程中连续地改变方向，在螺旋管的横截面上引起二次环流而强化传热，热量迅速通过螺旋管管壁从高温传热流体传递给低温的相变储热层。与常规螺旋管换热器不同，当高温传热流体盘旋流至螺旋管的底部时，不直接通过储热器底部流出储热器，而是向内流入过渡管，延伸至螺旋管的中心后，沿高温传热流体进入螺旋管的反方向，由线性渐缩锥形折回管流回至储热器端盖处的螺旋换热管道的出口接管，充分利用了储热器内部空间，避免出现常规螺旋管换热器中心的传热死区。在此过程中，因高温传热流体流量保持恒定，锥形折回管的管径线性渐缩，则流速逐渐提升，流体的雷诺数和努塞尔数相应增大，增强了高温传热流体的湍流效应，进而强化锥形折回管内强迫对流流动与换热。在不改变储热器尺寸的前提下，配置线性渐缩的锥形折回管既能增加传热面积，又强化了传热效果，提升了储热器的综合性能。

2.本实用新型所述的带有折回管的螺旋管式相变储热器，结构简单，换热速度快，传热效率高，储热能力大，生产成本低，使用效果好。这种带有折回管的螺旋管式结构也适合用于改造现有螺旋管式换热器，提高热效率。

3.本实用新型所述的带有折回管的螺旋管式相变储热器，不仅可以在太阳能热能系统中做储热器使用，也可以在其他热能系统中做储热器使用。

附图说明

图1为一种带有折回管的螺旋管式相变储热器的结构示意图。

图2为带有折回管的螺旋管的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

实施例

本实施例所述的一种带有折回管的螺旋管式相变储热器的结构示意图如图1图2所示。

本实施例所述的一种带有折回管的螺旋管式相变储热器，包括壳体1、端盖2、耐热橡胶密封垫3、相变储热层4、隔热保温层5和螺旋换热管道；壳体1上带有开口，端盖2安装在壳体的开口上，端盖2与壳体1的开口之间装有耐热橡胶密封垫3，端盖2上带有安装螺旋换热管道进出口接管的安装孔，螺旋换热管道安装在壳体1中，相变储热材料充填在壳体1与螺旋换热管道之间形成相变储热层4，隔热保温层5包裹在壳体1和端盖2的外面；螺旋换热管道由螺旋管6、过渡管7和折回管8组成，螺旋管6的入口端带有进口接管9，螺旋管6的出口端与过渡管7的一端连通，过渡管7的另一端与折回管8的入口端连通，折回管8位于螺旋管6的中心，折回管8的出口端带有出口接管10，螺旋换热管道的进口接管9和出口接管10安装在端盖2的安装孔中。

所述的折回管为锥形管，大头为入口端，小头为出口端，锥形管的管径自入口端向出口端线性渐缩。

所述的锥形折回管的锥度为1:500至1:200，本实施例中的锥形折回管的锥度为1:300。

所述的壳体为圆柱型。

带有折回管的螺旋管式相变储热器工作时，高温传热流体由动力泵送入螺旋换热管道的进口接管9，高温传热流体在螺旋管6内向前运动的过程中连续地改变方向，在螺旋管6的横截面上引起二次环流而强化传热，热量迅速通过螺旋管6管壁从高温传热流体传递给低温的相变储热层4。与常规螺旋管换热器不同，当高温传热流体盘旋流至螺旋管6的底部时，不直接通过储热器底部流出储热器，而是向内流入过渡管7，延伸至螺旋管6的中心后，沿高温传热流体进入螺旋管6的反方向，由线性渐缩锥形折回管8流回至储热器端盖2处的螺旋换热管道的出口接管10，充分利用了储热器内部空间，避免出现常规螺旋管换热器中心的传热死区。在此过程中，因高温传热流体流量保持恒定，锥形折回管8的管径线性渐缩，则流速逐渐提升，流体的雷诺数和努塞尔数相应增大，增强了高温传热流体的湍流效应，进而强化锥形折回管8内强迫对流流动与换热。在不改变储热器尺寸的前提下，配置线性渐缩的锥形折回管8既能增加传热面积，又强化了传热效果，提升了储热器的综合性能。

带有折回管的螺旋管式相变储热器，结构简单，换热速度快，传热效率高，储热能力大，生产成本低，使用效果好。这种带有折回管的螺旋管式结构也适合用于改造现有螺旋管式换热器，提高热效率。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。