不间断相变蓄能和换热系统的制作方法

本发明涉及一种不间断相变蓄能和换热系统。

背景技术：

传统的换热器无法储能，仅仅能够进行热量交换，而热量在提供与消耗两方面存在着时间与空间的不协调，在需要的时候没有足够的热量，而在不需要的时候有大量的热量散失到冷流体之中，造成比较严重的资源浪费。此外现有的蓄能系统冷热流体不能同时工作，能量不能及时地供应，在时间和空间上存在供能冲突；同时流体容易凝结而恶化换热，降低换热器的换热效率及使用寿命，严重影响能源利用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种不间断相变蓄能和换热系统，本系统将换热功能与蓄能功能结合起来，其结构简单紧凑、材料和结构成本低廉，增大换热系数，减小占地面积，使得能量在时间和空间上灵活合理分配。

为解决上述技术问题，本发明不间断相变蓄能和换热系统包括若干依次层叠的相变蓄能和换热单元，所述相变蓄能和换热单元包括第一板式换热片、第二板式换热片、第三板式换热片、第一半封闭密封环、第二半封闭密封环、全封闭密封环和相变材料，所述第一板式换热片、第二板式换热片和第三板式换热片分别依次间隔平行布置并且四角分别设有通孔，所述第一半封闭密封环设于所述第一板式换热片与第二板式换热片之间并且使第一板式换热片和第二板式换热片一侧的上下通孔直通、另一侧的上下通孔连通由半封闭密封环构成的封闭空间，所述全封闭密封环设于所述第二板式换热片与第三板式换热片之间并且使第二板式换热片和第三板式换热片四角的通孔直通，所述全封闭密封环在所述第二板式换热片与第三板式换热片之间形成全封闭空间，所述相变材料设于所述全封闭空间内，所述第二半封闭密封环设于所述第三板式换热片的另一侧并且与所述第一半封闭密封环的位置相反，所述第一板式换热片、第二板式换热片和第三板式换热片一侧的上下通孔经所述半封闭密封环和全封闭密封环连通构成冷流体流道，所述第一板式换热片、第二板式换热片和第三板式换热片另一侧的上下通孔经所述半封闭密封环和全封闭密封环连通构成热流体流道。

进一步，所述若干依次层叠的相变蓄能和换热单元按板式换热片、半封闭密封环、板式换热片、全封闭密封环顺序层叠。

进一步，所述第一板式换热片、第二板式换热片和第三板式换热片表面分别设有嵌入所述半封闭密封环或全封闭密封环的凹槽，并且在由半封闭密封环或全封闭密封环围成的封闭板面设有导流板纹和人字波纹，所述导流板纹位于所述第一板式换热片、第二板式换热片和第三板式换热片封闭板面的两端，所述人字波纹位于所述导流板纹之间。

进一步，所述导流板纹和人字波纹采用冲压得到并且一体成型。

进一步，所述半封闭密封环和全封闭密封环是三元乙丙橡胶密封环。

进一步，本系统还包括前端板和后端板，所述前端板和后端板分别设于所述若干依次层叠的相变蓄能和换热单元两端并且采用螺杆紧固，所述前端板间隔设有四根管道接头，所述四根管道接头分别连通所述冷流体流道和热流体流道，所述后端板封闭末端板式换热片四角的通孔。

由于本发明不间断相变蓄能和换热系统采用了上述技术方案，即本系统包括若干依次层叠的相变蓄能和换热单元，该单元包括第一板式换热片、第二板式换热片、第三板式换热片、两个半封闭密封环、全封闭密封环和相变材料，三块板式换热片间隔平行布置并且四角设有通孔，第一半封闭密封环设于第一与第二板式换热片之间使得一侧上下通孔直通、另一侧上下通孔连通封闭空间，全封闭密封环设于第二与第三板式换热片之间使四角通孔直通并在板间形成全封闭空间，相变材料设于全封闭空间内，第二半封闭密封环设于第三板式换热片的另一侧并且与第一半封闭密封环位置相反，三块板式换热片一侧的上下通孔经半封闭密封环和全封闭密封环连通构成冷流体流道、另一侧的上下通孔经半封闭密封环和全封闭密封环连通构成热流体流道。本系统将换热功能与蓄能功能结合起来，其结构简单紧凑、材料和结构成本低廉，增大换热系数，减小占地面积，实现蓄放热的快速响应，使得能量在时间和空间上灵活合理分配。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明不间断相变蓄能和换热系统结构示意图；

图2为本系统中板式换热片示意图；

图3为本系统中半封闭密封环示意图；

图4为本系统中全封闭密封环示意图；

图5为本系统中冷流体、相变材料和热流体的分布示意图。

具体实施方式

实施例如图1至图4所示，本发明不间断相变蓄能和换热系统包括若干依次层叠的相变蓄能和换热单元，所述相变蓄能和换热单元包括第一板式换热片11、第二板式换热片12、第三板式换热片13、第一半封闭密封环14、第二半封闭密封环17、全封闭密封环15和相变材料16，所述第一板式换热片11、第二板式换热片12和第三板式换热片13分别依次间隔平行布置并且四角分别设有通孔21，所述第一半封闭密封环14设于所述第一板式换热片11与第二板式换热片12之间并且使第一板式换热片11和第二板式换热片12一侧的上下通孔直通、另一侧的上下通孔连通由半封闭密封环构成的封闭空间22，所述全封闭密封环15设于所述第二板式换热片12与第三板式换热片14之间并且使第二板式换热片12和第三板式换热片13四角的通孔直通，所述全封闭密封环15在所述第二板式换热片12与第三板式换热片13之间形成全封闭空间23，所述相变材料16设于所述全封闭空间23内，所述第二半封闭密封环17设于所述第三板式换热片13的另一侧并且与所述第一半封闭密封环14的位置相反，所述第一板式换热片11、第二板式换热片12和第三板式换热片13一侧的上下通孔经所述半封闭密封环14和全封闭密封环15连通构成冷流体流道，所述第一板式换热片11、第二板式换热片12和第三板式换热片13另一侧的上下通孔经所述半封闭密封环14和全封闭密封环15连通构成热流体流道。本系统中第一半封闭密封环和第二半封闭密封环结构相同，但设置时位置相反，从而使得热流体和冷流体交替充满由第一半封闭密封环和第二半封闭密封环构成的封闭空间。

优选的，所述若干依次层叠的相变蓄能和换热单元按板式换热片、半封闭密封环、板式换热片、全封闭密封环顺序层叠。

优选的，所述第一板式换热片11、第二板式换热片12和第三板式换热片13表面分别设有嵌入所述半封闭密封环14或全封闭密封环15的凹槽24，并且在由半封闭密封环14或全封闭密封环15围成的封闭板面设有导流板纹25和人字波纹26，所述导流板纹25位于所述第一板式换热片11、第二板式换热片12和第三板式换热片13中封闭板面的两端，所述人字波纹26位于所述导流板纹25之间。

优选的，所述导流板纹25和人字波纹26采用冲压得到并且一体成型。

优选的，所述半封闭密封环14和全封闭密封环15是三元乙丙橡胶密封环。

优选的，本系统还包括前端板41和后端板42，所述前端板41和后端板42分别设于所述若干依次层叠的相变蓄能和换热单元两端并且采用螺杆紧固，所述前端板41间隔设有四根管道接头43，所述四根管道接头43分别连通所述冷流体流道和热流体流道，所述后端板42封闭末端板式换热片四角的通孔。

本系统通过前端板的四根管道接头分别连接冷流体和热流体，冷流体经冷流体流道流通，热流体经热流体流道流通，期间，通过半封闭密封环交替反向设置于相邻两块板式换热片之间，使得冷流体流经第一半封闭密封环时充满该半封闭密封环围成的封闭空间，热流体流经第二半封闭密封环时充满该半封闭密封环围成的封闭空间，在进行冷热流体换热的同时，使得位于前一个半封闭密封环与后一个半封闭密封环之间的全封闭密封环内相变材料充分蓄能，达到蓄能的目的。

如图5所示，全封闭密封环将相变材料封存在相邻板式换热片之间，两侧流道分别流通冷流体5和热流体6，冷流体5、热流体6通过板式换热片与温度处于冷热流体温度之间的相变材料16进行热交换，使得能量储存在相变材料16中。多个不间断相变蓄能和换热单元层叠，使得冷流体5、热流体6在流动过程中分别多次通过处于相变材料16两侧的板式换热片与相变材料进行换热。

通过改变全封闭密封环的厚度可以改变相变材料的蓄能量，被全封闭密封环及相邻板式换热片封存的相变材料不得充满，以避免热胀冷缩对整个系统的损坏。

本系统可以有效解决现有蓄能器（蓄热或蓄冷）供能不迅速、能源在时间和空间上不能灵活合理分配利用、换热系数小、结构体积大的问题，本系统在换热过程中利用相变材料可以在热流体温度过高时吸收储存热流体的热能，在需要热量时与热流体同时放热提供热能，同理，在冷流体温度过低时吸收储存冷流体的冷能，在需要冷量时与冷流体同时放冷提供冷能，实现移峰填谷，促使能量在时间和空间上的灵活合理分配；此外明显增大换热系数，减少占地面积，结构紧凑，加快供能响应，缩短换热响应时间，实现蓄放热的快速响应，并使换热平稳。本系统将换热功能与蓄能功能结合起来，结构简单紧凑、材料和结构成本低廉，有很强的实用性和广泛的社会效益，具有非常明显的节能减排的实用意义。