高壓水儲熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高壓水儲熱系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)的熱能大量被浪費，以及無法儲存熱能的問題。本實用新型包括依次連通的進(jìn)水管、加壓泵、熱交換器、儲熱罐、出水管；所述出水管上設(shè)有控制閥。本實用新型用水作為儲熱的介質(zhì)，無污染、環(huán)保、安全可靠；另外，本實用新型用水作為儲熱的介質(zhì)，無污染、環(huán)保、安全可靠；另外，本實用新型能夠?qū)崮艽罅康膬Υ嫫饋?，避免了熱能的浪費。
【專利說明】高壓水儲熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種高壓水儲熱系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在日常生活中，熱能的浪費隨處可見。由于存在此問題，關(guān)于儲熱的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而 生，目前大多數(shù)儲熱技術(shù)均是采用固體進(jìn)行儲熱。然而這種儲熱方法仍存在以下缺陷：
[0003] (1)儲熱量有限。通常情況下，固體的比熱都很低。如，最好的固體儲熱材料是 石蠟，其比熱容為0. 511?0. 693J/g · K，相當(dāng)于水的比熱的0. 5?0. 7.石蠟的溶化熱為 200?220 J/g，大約相當(dāng)于水的氣化潛熱的8%，相當(dāng)于7公斤標(biāo)煤的熱量。石蠟的密度為 0. 9g/ cm 3,每噸石蠟的熔解儲熱為2?2. 2 X 105kJ，每立方米石蠟大約為2. 33 X 105kJ。因 此，固體儲熱并不能解決大容量儲熱問題。
[0004] (2)固體儲熱傳熱很慢。以傳導(dǎo)性很好的鋼為例，其液態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)大約為50 w/ m ·Κ，當(dāng)導(dǎo)熱厚度為0. 5m，溫差為500°C，傳熱面積為1 m2時，傳熱能力僅為12. 5kW。對于非 金屬、大容量的固體容積，其導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這一數(shù)字。固體儲熱的這一特征不僅導(dǎo)致加 熱很慢，而且取熱也很慢。很顯然，對于儲熱功率達(dá)到幾兆瓦，甚至幾十兆瓦的大功率工業(yè) 儲熱來說，這種儲熱方法是不可能滿足工業(yè)需要的，或者成本非常高昂。
[0005] (3)不少固體儲熱介質(zhì)存在一定的污染、腐蝕等。并且價格都較高，每噸儲熱介質(zhì) 都在幾千元以上。
[0006] 為了解決儲熱問題，必須發(fā)明一種儲熱容量很大、傳熱非常迅速、成本較低的儲熱 系統(tǒng)。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型的目的在于提供一種高壓水儲熱系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)的熱能大量被浪 費，以及無法儲存熱能的問題。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0009] 高壓水儲熱系統(tǒng)，包括依次連通的進(jìn)水管、加壓泵、熱交換器、儲熱罐、出水管；所 述出水管上設(shè)有控制閥。
[0010] 進(jìn)一步地，所述熱交換器與儲熱罐之間還設(shè)有用于將從熱交換器出來的熱水進(jìn)行 分離，并將分離后的水送回?zé)峤粨Q器中、蒸汽送入儲熱罐內(nèi)的汽水分離器。
[0011] 再進(jìn)一步地，所述出水管遠(yuǎn)離儲熱罐的一端還設(shè)有用熱裝置。
[0012] 更進(jìn)一步地，所述進(jìn)水管遠(yuǎn)離加壓泵的一端還設(shè)有水箱。
[0013] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：
[0014] (1)本實用新型用水作為儲熱的介質(zhì)，無污染、環(huán)保、安全可靠；另外，本實用新型 能夠?qū)崮艽罅康膬Υ嫫饋恚苊饬藷崮艿睦速M；例如太陽能，在晴天的時候，本實用新型 能夠?qū)⑻柲軆Υ嬖趦峁迌?nèi)，當(dāng)陰雨天或晚上的時候，可將利用儲熱罐內(nèi)的能量，提高了 太陽能的利用率。
[0015] (2)本實用新型在熱交換器和儲熱罐之間還設(shè)置了汽水分離器，可將經(jīng)熱交換器 加熱后產(chǎn)生的汽水混合物進(jìn)行分離，并將蒸汽送入儲熱罐中，而剩余的水則送入熱交換器 中繼續(xù)進(jìn)行加熱。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型-實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為本實用新型-實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 其中，附圖中標(biāo)記對應(yīng)的零部件名稱為：1-水箱，2-進(jìn)水管，3-加壓泵，4-熱交換 器，5-汽水分離器，6-儲熱罐，7-出水管，8-控制閥，9-用熱裝置，10-熱源。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，本實用新型的實施方式包括 但不限于下列實施例。
[0020] 實施例1
[0021] 如圖1所示，高壓水儲熱系統(tǒng)，包括依次連通的進(jìn)水管2、加壓泵3、熱交換器4、儲 熱罐6、出水管7 ;所述出水管上設(shè)有控制閥8,其中熱源10只需對熱交換器進(jìn)行加熱，便能 夠?qū)嵩吹臒崮軆Υ娴絻峁拗?。通過上述設(shè)置，本實用新型可將熱量儲存起來，在需要使 用的時候進(jìn)行使用。為了方便進(jìn)行熱交換，所述進(jìn)水管遠(yuǎn)離加壓泵的一端還設(shè)有水箱1 ;只 需通過加壓泵將水箱內(nèi)的水抽到熱交換器內(nèi)進(jìn)行加熱，并同時提升進(jìn)入熱交換器內(nèi)的水的 壓力。同時為了方便后續(xù)使用儲存的熱量，故而所述出水管遠(yuǎn)離儲熱罐的一端還設(shè)有用熱 裝置9。其中，本實用新型的熱源可以為鍋爐、太陽能集熱器或核反應(yīng)堆；儲熱罐則是由耐 溫。耐壓材料制作而成，比如合金鋼或普通鋼材；用熱裝置是使用熱能的設(shè)備，比如將加熱 器與出水管相連，同時將汽輪機(jī)與加熱器相連；這樣從出水管出來的熱水通過加熱器加熱 成蒸汽，然后送入汽輪機(jī)對與汽輪機(jī)相連的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電；當(dāng)然也可采用其他的設(shè)備對 熱能進(jìn)行利用，只需要能夠?qū)崴械臒崮艿玫嚼眉纯伞?br> [0022] 本實施例的儲熱工藝（以太陽能集熱器為熱源）如下：根據(jù)工程需要，加壓泵從水 箱中吸水，并把出水壓力升高到實際需要的數(shù)字。然后將水輸入到熱交換器內(nèi)，太陽能集熱 器為熱交換器提供熱源，將熱交換器內(nèi)的水進(jìn)行加熱，使熱交換器的出口水溫達(dá)到所需要 求(如果熱交換器的出口水溫低于相應(yīng)的飽和溫度，此時的水為未飽和水；如果熱交換器的 出口水溫達(dá)到飽和溫度，此時的水為汽水混合物)。隨后將加熱后的未飽和水或汽水混合物 送入儲熱罐中儲蓄即可。
[0023] 值得說明的是：在開始儲熱時，儲熱罐有較大空間，從熱交換器送來的高壓水將蒸 發(fā)，產(chǎn)生部分蒸汽。當(dāng)送入儲熱罐中的熱水不斷增加時，管內(nèi)的壓力也不斷升高，飽和水的 干度隨之降低。當(dāng)儲熱罐的飽和水裝滿整個儲熱罐時，此時的水全部為飽和水或未飽和水； 當(dāng)需要用熱時，打開控制閥，使未飽和水或飽和水直接流入用熱裝置使用。
[0024] 實施例2
[0025] 如圖2所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述熱交換器與儲熱罐之間還設(shè)有 用于將從熱交換器出來的熱水進(jìn)行分離，并將分離后的水送回?zé)峤粨Q器中、蒸汽送入儲熱 罐內(nèi)的汽水分離器5。通過上述設(shè)置，當(dāng)經(jīng)過熱交換器加熱后的汽水混合物進(jìn)入汽水分離 器，汽水分離器便將汽水混合物進(jìn)行分離，并將蒸汽送入到儲熱罐中，剩余的水則送入熱交 換器中循環(huán)加熱。其他操作與實施例1相同。
[0026] 本實施例在開始儲熱時，儲熱罐有較大空間，從汽水分離器送來的高壓蒸汽壓力 低于汽水分離器中的壓力。因此，儲熱罐中的蒸汽處于過熱狀態(tài)。當(dāng)送入儲熱罐中的蒸汽 不斷增加時，罐內(nèi)的壓力也不斷升高，蒸汽的過熱度逐漸降低。當(dāng)儲熱罐中的壓力等于汽水 分離器中的壓力時，儲熱罐中的蒸汽為飽和蒸汽。本實施例儲熱罐內(nèi)儲存的是蒸汽，而實施 例1中儲熱罐內(nèi)儲存的是熱水。
[0027] 值得說明的是，本實施例的用熱裝置可直接選用汽輪機(jī)，因本實施例所儲存的是 蒸汽，故而無需對其進(jìn)行加熱，直接將出水管與汽輪機(jī)相連，打開控制閥即可實現(xiàn)利用儲熱 的目的。
[0028] 本實用新型選擇水作為儲熱介質(zhì)的原因如下：
[0029] 水是一種無毒、無污染的介質(zhì)，其比熱和汽化潛熱都很大，具備了大容量儲熱的基 本條件。
[0030] 為研究水的可行性，發(fā)明人通過水蒸汽性質(zhì)表列出了幾種工況下的狀態(tài)參數(shù)。表 1是在不同工況下的焓和比容表。其中，22. 798MPa是水的臨界壓力。
[0031] 表1水的焓和比容表
[0032] \mb： i〇or I 3〇〇"c 600 r \ m ^比容 1比容 ^I比容^ ￡力 kj/kg ro1 /kg kj/kg a* /kg kj/kg rf /kg λ IMPa 2676. 2 L 6955 I 3074, & 2. 638? 3704. S | 4.027? WPa 419. ? 0.001 30&2, 1 0- 2580 3697,4 | 0,4010 lOMPa 426.5 0.001 1343.4 0.0014 3022.7 0.0383 20MPa 434. 0 0.001 1334,4 0.0014 353&, 5 0.0182 22, ?98KPa 436. 2 0.00 J 1332,4 0.0014 3510,! | 0,0157 40?Pa 44t. 2 0.001 1325.4 0.0013 3346.4 0.0081
[0033] 根據(jù)表1，如果采用水作為儲熱工質(zhì)，得到每立方米容積在不同工況下的儲熱量， 詳見表2 :
[0034] 表2水在不同工況下的單位容積儲能表
[0035] 單位：105kJ/m3
[0036] \溫度 KXTC I 200 f 30〇r iO〇r 500*C 6CKTC I ^ JlL π 0, iMPa 0. 1578 ] 0. 1324 0. 1165 0. 105? 0. 09T84 0.09198 ?Pa 4. 19 I 0. 13729 0. 11830 0. 10651 0.09827 0.092204 | lOMPa 4. 265 j 7.78 9.66 L 1?4 1.030 0. 946 20iPa 4.34 | 7.82 9.81 2.85 2, 19 L94 22,798iPa 4.3§ j 7.56 9.8? 3,54 2, 56 2.24 30iPa 4,42 | 7.66 9.98 7.82 3.55 3.01 1 4_Pa 4. 49 | 7,91 10. 11 10.27 S, 19 4. 13
[0037] 從表2看到，當(dāng)壓力超過IMPa，溫度超過100°C時，水的儲熱能力可以達(dá)到4? 10X10 5kJ/m3。相當(dāng)于石錯儲熱能力的2?4倍。根據(jù)水的熱力性質(zhì)，故而 申請人:發(fā)明創(chuàng) 造了高壓水儲熱系統(tǒng)。
[0038] 按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本實用新型。值得說明的是，基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計 的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本實用新型上做出的一些無實質(zhì)性的改動或潤 色，所采用的技術(shù)方案的實質(zhì)仍然與本實用新型一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本實用新型的保護(hù)范 圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 高壓水儲熱系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連通的進(jìn)水管（2)、加壓泵（3)、熱交換器 (4)、儲熱罐（6)、出水管（7);所述出水管上設(shè)有控制閥（8); 所述熱交換器與儲熱罐之間還設(shè)有用于將從熱交換器出來的熱水進(jìn)行分離，并將分離 后的水送回?zé)峤粨Q器中、蒸汽送入儲熱罐內(nèi)的汽水分離器（5 ); 所述出水管遠(yuǎn)離儲熱罐的一端還設(shè)有用熱裝置（9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水儲熱系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)水管遠(yuǎn)離加壓泵的一 端還設(shè)有水箱（1)。
【文檔編號】F28D20/02GK203908373SQ201420071444
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】賴澤民 申請人:賴澤民