專利名稱：一種相變蓄熱換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能源存儲與釋放裝置，尤其涉及一種相變蓄熱換熱器。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及能源的大量消耗，節(jié)能已經(jīng)成為全球關(guān)注的話題，太陽 能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉春凸I(yè)余熱、廢熱的利用已經(jīng)成為各國研究開發(fā)的重點，然 而這些能源都具有間斷性和不穩(wěn)定性的特點，所以，能量存儲技術(shù)的研究就顯得尤為重要。 在現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)中，熱能是最重要的能源形式之一。熱能存儲主要有顯熱蓄熱、潛熱蓄熱 和化學(xué)反應(yīng)蓄熱3種。潛熱蓄熱因其儲能密度大，蓄熱和放熱過程近似等溫過程，易于運行 控制而成為主要的蓄熱手段。潛熱蓄熱就是利用相變材料的熔化和凝固來有效地儲存和釋 放大量熱量，其設(shè)備體積小，熱效率高。但是，由于一些相變材料本身存在導(dǎo)熱系數(shù)低的缺 點(如結(jié)晶水和鹽類、石蠟和脂肪酸類相變材料等)，而且在釋放潛熱的固化階段，相變界 面會由表及里的移動，隨著固化層的增加，熱阻也逐漸增加，從而降低了相變材料的導(dǎo)熱系 數(shù)，在一定程度上制約了相變材料的實際應(yīng)用。為了改善相變材料導(dǎo)熱能力差的缺點，通常 采取的措施是在相變材料中添加金屬填料、石墨、在封裝壁面上加肋片以及進行膠囊封裝 或?qū)⒉煌南嘧儾牧线M行組合等，由此來提高蓄熱系統(tǒng)儲、放熱的速率，使相變材料得到更 為廣泛的應(yīng)用。 雖然由于金屬具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，強化了蓄熱系統(tǒng)的傳熱，但有的金屬和一些 相變材料不相容，從而限制了強化方法的實施。此外，金屬的密度一般較高，導(dǎo)致蓄熱系統(tǒng) 的重量增大。所以從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，在對相變蓄熱材料進行傳熱強化時，除考慮導(dǎo)熱 系數(shù)的提高外，還必須考慮與相變蓄熱材料的相容性問題和蓄熱密度的提高。 針對上述強化蓄熱材料過程中的缺點和困難，本實用新型提供了一種利用碳纖維 來強化蓄熱過程的相變蓄熱器。利用碳纖維的高導(dǎo)熱性能來提高整個蓄熱體系的傳熱效 率。碳纖維具有很強的耐腐蝕能力，纖維直徑很小，有利于在材料中均勻布置，且能與絕大 多數(shù)相變材料相容。許多價格便宜的碳纖維具有和鋁、銅一樣高的導(dǎo)熱系數(shù)，而且碳纖維的 密度一般比那些常用于蓄熱強化的金屬密度低。由于碳纖維具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能， 使它成為優(yōu)良的強化相變蓄熱物質(zhì)之一。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種相變蓄熱換熱器，在蓄熱 換熱器的換熱管內(nèi)充裝相變蓄熱材料，相變蓄熱材料內(nèi)添加碳纖維刷，利用碳纖維優(yōu)良的 導(dǎo)熱性能，較強的耐腐蝕能力，提高蓄熱效率和蓄熱密度，使蓄熱放熱過程穩(wěn)定高效的進 行。 本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 —種相變蓄熱換熱器，包括換熱器殼體、換熱管，所述的換熱器殼體設(shè)有流體的進 口管和出口管，殼側(cè)內(nèi)設(shè)有擾流板。所述換熱管以并聯(lián)形式置于換熱器殼體內(nèi)，換熱管內(nèi)充填相變蓄熱材料，相變蓄熱材料內(nèi)置入碳纖維刷。 所述的相變蓄熱材料為結(jié)晶水和鹽類、石蠟、脂肪酸類等相變材料。 所述的碳纖維刷為直徑10-20 iim的碳纖維制成，碳纖維刷置入換熱管內(nèi)，碳纖維
刷直徑比換熱管直徑大5_8%，碳纖維刷的體積分?jǐn)?shù)為5-7%。 所述的換熱器外圈置有保溫材料。 本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點和積極的效果。 本實用新型結(jié)構(gòu)簡單易行，在相變蓄熱材料內(nèi)添加了碳纖維刷，使混合相變蓄熱 材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)增加2-4倍，加快了流體與相變蓄熱材料間的換熱，從而提高了系統(tǒng) 的蓄熱效率和蓄熱密度，使蓄熱放熱過程穩(wěn)定高效的進行。

圖1是本實用新型相變蓄熱換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實用新型相變蓄熱換熱器中碳纖維刷示意圖。 圖3是本實用新型相變蓄熱換熱管內(nèi)填充有相變蓄熱材料和碳纖維刷的示意圖。 圖中，l. 1-流體進口管，2. l-封頭，3-碳纖維刷，4-相變蓄熱材料，5-換熱管， 6-擾流板，7-蓄熱換熱器殼體，1. 2-流體出口管，2. 2-封頭，8-保溫材料。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明，實例僅為參考和說明之 用，并非用來對本實用新型的應(yīng)用范圍加以限制。 如圖1所示，一種相變蓄熱換熱器，包括換熱器殼體7、換熱管5，換熱管5以并聯(lián) 形式置于換熱器殼體內(nèi)，換熱器殼體7兩端分別有封頭2. 1和封頭2. 2并設(shè)有流體的進口 管1. l和流體出口管2.2，殼側(cè)內(nèi)設(shè)有擾流板6以提高殼側(cè)流體的擾動，強化該側(cè)流體的換 熱，換熱器殼體外側(cè)置有保溫材料8。所述換熱管5以并聯(lián)形式置于換熱器殼體7內(nèi)，換熱 管內(nèi)充填相變蓄熱材料4，相變蓄熱材料4內(nèi)加入一定量的碳纖維刷3。碳纖維刷3的結(jié)構(gòu) 示意圖如圖2所示，換熱管5內(nèi)填充有相變蓄熱材料4和碳纖維刷3的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。 當(dāng)高溫?zé)嵩戳黧w(來自于太陽能、工業(yè)廢熱、余熱等暫時不用的熱，而且該流體的 溫度高于相變蓄熱材料的相變溫度)通過流體進口管1. 1進入換熱器殼側(cè)內(nèi)，熱流體將熱 量傳遞給相變蓄熱材料4，相變蓄熱材料4由固態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，使熱能不斷轉(zhuǎn)化為潛熱儲 存在相變蓄熱材料內(nèi)，釋放了熱量的流體經(jīng)擾流板6從流體出口管2. 2流出，經(jīng)過一定時間 后，固態(tài)相變蓄熱材料完全轉(zhuǎn)化為液態(tài)實現(xiàn)熱量存儲的最大化，停止熱流體的進出。當(dāng)用戶 需要熱能時，使冷流體沿著與熱流體同樣的路線流動，此時冷流體通過相變蓄熱換熱器的 殼側(cè)時，相變蓄熱材料由液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)釋放存儲的熱量，對冷流體逐漸進行加熱，當(dāng) 蓄熱材料放出部分熱量后，換熱管內(nèi)壁面的液體逐漸凝固，隨著放熱量的增加，相變蓄熱材 料由液態(tài)漸變?yōu)楣虘B(tài)，待全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)后，不再釋放熱量，此時冷流體的溫度升高到最高 值，蓄熱釋熱過程可循環(huán)重復(fù)使用，實現(xiàn)冷、熱流體與固液相變蓄熱材料之間的高效換熱。 本實用新型未涉及部分及換熱器的具體結(jié)構(gòu)等均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有 技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求一種相變蓄熱換熱器，其特征在于，包括蓄熱換熱器殼體(7)、換熱管(5)，所述蓄熱換熱器殼體(7)設(shè)有流體進口管(1.1)和流體出口管(1.2)，殼側(cè)內(nèi)設(shè)有擾流板(6)。所述換熱管(5)以并聯(lián)形式置于蓄熱換熱器殼體(7)內(nèi)，換熱管(5)內(nèi)充填蓄熱相變材料(4)，蓄熱相變材料(4)內(nèi)加入碳纖維刷(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種相變蓄熱換熱器，其特征在于，所述的蓄熱相變材料(4) 為結(jié)晶水和鹽類、石蠟、脂肪酸類相變材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種相變蓄熱換熱器，其特征在于，所述的碳纖維刷(3)為直 徑10-20 ym的碳纖維制成，碳纖維刷直徑比換熱管(5)直徑大5-8%，碳纖維刷的體積分?jǐn)?shù) 為5-7%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相變蓄熱換熱器，其特征在于，所述的相變蓄熱換熱器 外圈置有保溫材料(8)。
專利摘要本實用新型公開了一種相變蓄熱換熱器，包括換熱器殼體、換熱管，換熱管以并聯(lián)形式置于換熱器殼體內(nèi)，換熱器殼體兩端分別設(shè)有封頭并設(shè)有流體的進口管和出口管，殼側(cè)內(nèi)設(shè)有擾流板以提高殼側(cè)流體的擾動，強化該側(cè)流體的換熱。在蓄熱換熱器的換熱管內(nèi)充裝相變蓄熱材料，相變蓄熱材料內(nèi)添加碳纖維刷，利用碳纖維優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，較強的耐腐蝕能力，提高蓄熱效率和蓄熱密度，使蓄熱放熱過程穩(wěn)定高效的進行。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、傳熱效率高，具備蓄熱、釋熱功能，該相變蓄熱換熱器可充分利用工業(yè)余熱，進行高效率的廢熱回收利用。
文檔編號F28D20/02GK201540053SQ20092021739
公開日2010年8月4日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者崔海亭, 曹向茹, 郭麗霞 申請人:河北科技大學(xué)