專利名稱：一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄熱與供熱裝置，尤其涉及一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，屬于蓄熱技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及能源的大量消耗，節(jié)能話題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。如今，太陽(yáng)能、風(fēng)能、等可再生能源以及工業(yè)余熱、廢熱的利用已成為各國(guó)研究的重點(diǎn)，然而這些能源都存在間斷性和不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，因此，能量存儲(chǔ)技術(shù)的研究就顯得尤為重要。蓄熱儲(chǔ)能技術(shù)是能量存儲(chǔ)技術(shù)的一種，可用于解決熱能供給與需求失配的矛盾，是提高能源利用效率和環(huán)境保護(hù)的重要技術(shù)。目前，一些利用蓄熱儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行供熱的裝置和設(shè)備已相繼出現(xiàn)，并且能夠滿足相應(yīng)的能量存儲(chǔ)以及供熱的需求?，F(xiàn)有的蓄熱裝置大部分設(shè)置為列管式結(jié)構(gòu)，通過(guò)換熱管中熱冷水的流動(dòng)來(lái)完成蓄熱，放熱的全過(guò)程。但是，絕大多數(shù)蓄熱裝置中的換熱管采用的是等直徑的換熱管，其存在換熱面積小，傳熱效率差，相變不連續(xù)，蓄熱能力低等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，蓄熱材料存儲(chǔ)多，換熱面積大，傳熱效率高，蓄熱能力強(qiáng)的金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，該裝置包括外殼和蓄熱箱體，所述蓄熱箱體內(nèi)設(shè)有多層換熱管、流體分配管和流體收集管，蓄熱箱體的流體進(jìn)口與流體分配管的一端相連，流體分配管的另一端與各層換熱管的進(jìn)口相連，各層換熱管的出口與流體收集管的一端相連通，流體收集管的另一端通過(guò)流體出口將流體排出相變蓄熱裝置，在同一層中，換熱管均為多排設(shè)置，各排換熱管通過(guò)彎頭連通，相鄰兩排換熱管之間纏繞有金屬絲，蓄熱箱體中其它空余地方充填蓄熱相變材料。本發(fā)明中，相鄰兩排換熱管之間纏繞的金屬絲呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明蓄熱箱體內(nèi)，各層換熱管之間緊密錯(cuò)排放置。本發(fā)明換熱管為波紋管，由波節(jié)與波谷構(gòu)成，在同一層中，相鄰兩排波紋管的波節(jié)與波谷對(duì)應(yīng)呈緊密錯(cuò)排設(shè)置。本發(fā)明蓄熱相變材料為石蠟、結(jié)晶水合鹽類或脂肪酸類相變材料。為了減小能量損耗，在蓄熱箱體的外壁上敷設(shè)了保溫層。本發(fā)明熱流體和冷流體共用同一個(gè)流體進(jìn)口和同一個(gè)流體出口。所述相變蓄熱裝置，根據(jù)蓄熱量的大小確定裝置的尺寸，根據(jù)放熱速率的要求增減波紋管的長(zhǎng)度。熱水進(jìn)入蓄熱裝置中的波紋管時(shí)，加熱波紋管壁面，蓄熱箱體中的相變材料在某一溫度下由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，使熱能轉(zhuǎn)化為蓄熱材料的潛熱儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)需要熱能時(shí)，使冷水通過(guò)相變蓄熱裝置中的波紋管，當(dāng)冷水通過(guò)波紋管時(shí)，由導(dǎo)熱介質(zhì)通過(guò)波紋管對(duì)水加熱，達(dá)到用戶的用熱要求。當(dāng)蓄熱材料放出部分熱量后，蓄熱箱體內(nèi)靠近波紋管的液體首先凝固，隨著放熱的進(jìn)行，液相和固相界面漸漸遠(yuǎn)離波紋管壁面，最終，蓄熱材料全部由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明中，換熱管為波紋管，由波節(jié)與波谷構(gòu)成，在同一層中，相鄰兩排波紋管的波節(jié)與波谷對(duì)應(yīng)呈緊密錯(cuò)排設(shè)置，相鄰兩排換熱管之間纏繞的金屬絲呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)使得儲(chǔ)熱和放熱效率有效提高，流體經(jīng)過(guò)換熱管的儲(chǔ)熱和放熱時(shí)間可以減少30%。本發(fā)明中，除管內(nèi)流體發(fā)生湍流以強(qiáng)化傳熱外，管外波節(jié)與直管之間、波節(jié)與波節(jié)斜線之間的距離保持在一個(gè)相對(duì)較薄的距離，且這些距離多方位的呈空間布局。同時(shí)，相鄰兩排波紋管之間纏繞金屬絲形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣有助于相變材料發(fā)生均勻相變和熱傳導(dǎo)。同時(shí)由于波節(jié)部位外和直管部位外傳熱效果有差異，導(dǎo)致不同部位相變材料溫度有差異，這種空間部位的不同以及不同部位的不同溫度數(shù)據(jù)將進(jìn)一步強(qiáng)化相變材料液態(tài)化時(shí)的自然對(duì)流效應(yīng)。同時(shí)也能多方位強(qiáng)化相變材料固態(tài)化時(shí)之間的熱傳導(dǎo)。從而克服其導(dǎo)熱系數(shù)低的問(wèn)題。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換熱面積大，且流體在波紋管中流動(dòng)時(shí)能夠形成湍流，提高了傳熱效率，吸熱和放熱速度快，蓄熱材料容量大，提高了蓄熱能力，該相變蓄熱裝置可以充分利用太陽(yáng)能，工業(yè)余熱進(jìn)行高效率的廢熱回收利用。


圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、流體進(jìn)口，2、蓄熱材料填充口，3、外殼，4、保溫層，5、蓄熱箱體，6、蓄熱相變材料，7、換熱管，8、流體收集管，9、流體出口，10、金屬絲，11、流體分配管。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。如圖1、2所示，一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，包括外殼3和蓄熱箱體5,蓄熱箱體5分為多層，由殼體、換熱管7、流體分配管11和流體收集管8組成，每一層的波紋管通過(guò)流體分配管11和流體收集管8相連通，層與層之間波紋管形成緊密錯(cuò)排安置在蓄熱箱體5內(nèi)，在同一層中，相鄰兩排波紋管的波節(jié)與波谷對(duì)應(yīng)形成緊密錯(cuò)排，同時(shí)，相鄰兩排波紋管之間纏繞金屬絲10形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以強(qiáng)化傳熱，蓄熱箱體5中其它空余地方充填蓄熱相變材料6。所述相變蓄熱裝置的左端設(shè)有流體進(jìn)口 1，右端設(shè)有流體出口 9，頂端設(shè)有蓄熱相變材料填充口 2。熱流體和冷流體共用同一個(gè)流體進(jìn)口 I和同一個(gè)流體出口 9，所填充的蓄熱相變材料6為石蠟、或結(jié)晶水合鹽類、或脂肪酸類相變材料。為了防止熱量的損失，在蓄熱箱體5與外殼3之間設(shè)有保溫層4。蓄熱時(shí)，高溫流體通過(guò)流體進(jìn)口 I進(jìn)入蓄熱箱體5內(nèi)的流體分配管11中，經(jīng)流體分配管11的分流，熱流體同時(shí)進(jìn)入各層換熱管7中，這時(shí)，高溫流體與波紋管外的相變材料發(fā)生熱交換，蓄熱相變材料因吸熱而不斷升溫，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)發(fā)生相變，從而將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，高溫流體經(jīng)換熱管7換熱后流入流體收集管8匯集，最后，流體通過(guò)流體出口 9排出。當(dāng)需要放熱時(shí)，低溫流體通過(guò)流體進(jìn)口 I進(jìn)入蓄熱箱體5內(nèi)的流體分配管11中，經(jīng)流體分配管11的分流，熱流體同時(shí)進(jìn)入各層換熱管7中，這時(shí)，低溫流體與波紋管外的相變材料發(fā)生熱交換，蓄熱相變材料將熱量傳遞給低溫流體，釋放出熱能，低溫流體經(jīng)換熱管7換熱升溫后流入流體收集管8匯集，最后，經(jīng)過(guò)加熱的流體通過(guò)流體出口 9輸送到需要用熱量的地方。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，其特征在于，該裝置包括外殼(3)和蓄熱箱體(5)，所述蓄熱箱體(5)內(nèi)設(shè)有多層換熱管(7)、流體分配管(11)和流體收集管(8)，蓄熱箱體(5 )的流體進(jìn)口( I)與流體分配管(11)的一端相連，流體分配管(11)的另一端與各層換熱管(7)的進(jìn)口相連，各層換熱管(7)的出口與流體收集管(8)的一端相連通，流體收集管(8)的另一端通過(guò)流體出口(9)將流體排出相變蓄熱裝置，在同一層中，換熱管(7)均為多排設(shè)置，各排換熱管(7)通過(guò)彎頭連通，相鄰兩排換熱管(7)之間纏繞有金屬絲(10)，蓄熱箱體中其它空余地方充填蓄熱相變材料(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，其特征在于，相鄰兩排換熱管(7)之間纏繞的金屬絲(10)呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，其特征在于，所述的蓄熱箱體(5 )內(nèi)，各層換熱管(7 )之間緊密錯(cuò)排放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，其特征在于，所述的換熱管(7)為波紋管，由波節(jié)與波谷構(gòu)成，在同一層中，相鄰兩排波紋管的波節(jié)與波谷對(duì)應(yīng)呈緊密錯(cuò)排設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，其特征在于，所述的蓄熱相變材料(6)為石蠟、結(jié)晶水合鹽類或脂肪酸類相變材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，其特征在于，所述的蓄熱箱體(5)與外殼(3)之間置有保溫材料(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，其特征在于，熱流體和冷流體共用同一個(gè)流體進(jìn)口(I)和同一個(gè)流體出口(9)。
全文摘要
一種金屬網(wǎng)基波紋管式相變蓄熱裝置，包括外殼和蓄熱箱體，蓄熱箱體分為多層，由殼體、波紋管、流體分配管和流體收集管組成，每一層的波紋管通過(guò)流體分配管和流體收集管相連通，層與層之間波紋管形成緊密錯(cuò)排安置在蓄熱箱體內(nèi)，在同一層中，相鄰兩排波紋管的波節(jié)與波谷對(duì)應(yīng)形成緊密錯(cuò)排，同時(shí)，相鄰兩排波紋管之間纏繞金屬絲形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以強(qiáng)化傳熱，蓄熱箱體中其它空余地方充填蓄熱相變材料。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換熱面積大，且流體在波紋管中流動(dòng)時(shí)能夠形成湍流，提高了傳熱效率，吸熱和放熱速度快，蓄熱材料容量大，提高了蓄熱能力，該相變蓄熱裝置可以充分利用太陽(yáng)能，工業(yè)余熱進(jìn)行高效率的廢熱回收利用。
文檔編號(hào)F28D20/02GK103148723SQ201310122549
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者周劍秋, 韓雪平, 董淑宏, 張大鵬 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)