[实用新型]一种热管式相变蓄热换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能源存储与释放装置，尤其涉及一种热管式相变蓄热换热器。

背景技术

太阳能、地热能等可再生能源和工业余热、废热的利用已经成为各国研究开发的重点，然而这些能源都具有不稳定性和间断性的特点，所以，能量存储技术的研究就显得尤为关键。在能量回收过程中，还要解决回收的速率问题，热管是一种高效的导热元件，一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。可根据不同的余热温度选定相应的管材和工质，实现余热回收和利用，当前利用相变材料进行能量回收装置存在蓄热、放热时间长、蓄热密度低、经济效益差等缺点。

发明内容

本实用新型提供一种结构简单、加工方便、成本低廉的热管式相变蓄热换热器。为此，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型主要包括相变蓄热换热器筒体、相变换热管、相变蓄热材料和热管，相变换热管置于相变蓄热换热器筒体内，相变换热管内填充有相变蓄热材料，热管部分插入相变换热管内。所述相变蓄热换热器筒体下端设有流体进口管，流体进口管设有热流体进口管和冷流体进口管，所述相变蓄热换热器筒体上端设有流体出口管，流体进口管设有冷流体出口管和热流体出口管，流体在相变蓄热换热器筒体内绕相变换热管流动，为了防止热量的损失，可在相变蓄热换热器的外表面上设有保温层。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种热管式相变蓄热换热器，包括相变蓄热换热器筒体、相变换热管、相变蓄热材料和热管，所述相变换热管置于相变蓄热换热器筒体内，相变换热管内填充有相变蓄热材料，所述热管部分插入相变换热管内。所述相变蓄热换热器筒体下端设有流体进口管，所述流体进口管设有热流体进口管和冷流体进口管，所述相变蓄热换热器筒体上端设有流体出口管，流体进口管设有冷流体出口管和热流体出口管，流体在相变蓄热换热器筒体内绕相变换热管流动，通过阀门控制冷热流体的进出。所述的蓄热相变材料为石蜡、或结晶水合盐类、或脂肪酸类相变材料。所述的相变蓄热换热器外圈置有保温材料。 

本发明具有显著的优点和积极的效果

本实用新型通过相变蓄热换热器筒体、相变换热管、相变蓄热材料和热管储存和释放热量，增设热管后，利用其高效的热传导性能，加快了流体与相变材料的换热速度，可以提高相变材料的传热系数，明显的缩短相变蓄热器的蓄热时间，提高了相变蓄热器的蓄热性能，通过阀门调节冷热流体的进出，冷热流体共用内管实现了冷流体、热流体与固液相变材料三种物质之间的高效换热，结构紧凑、加工方便、成本低廉，传热效率较高。

附图说明

图1是本实用新型热管式相变蓄热换热器的结构示意图。

图2是本实用新型热管式相变蓄热换热器热管与相变换热管的连接示意图。

图中，1-流体进口管，1.1-热流体进口管，1.2-冷流体进口管，2-相变蓄热换热器筒体，3-相变换热管，4-蓄热材料，4-热管，5-流体出口管，5.1-热流体出口管，5.2-冷流体出口管，6-相变蓄热材料，7-保温材料。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。如图1所示，一种热管式相变蓄热换热器，包括相变蓄热换热器筒体2、相变换热管3、相变蓄热材料6和热管4，所述相变换热管3置于相变蓄热换热器筒体2内，相变换热管3内填充有相变蓄热材料6，所述热管4部分插入相变换热管3内。所述相变蓄热换热器筒体2下端设有流体进口管1，所述流体进口管1设有热流体进口管（1.1）和冷流体进口管（1.2），所述相变蓄热换热器筒体2上端设有流体出口管5，所述流体进口管5设有冷流体出口管（5.1）和热流体出口管（5.2），流体在相变蓄热换热器筒体2内绕相变换热管3流动，通过阀门控制冷热流体的进出。所述的蓄热相变材料6为石蜡、或结晶水合盐类、或脂肪酸类相变材料。所述的相变蓄热换热器外圈置有保温材料7。

当高温热源流体（来自于太阳能、工业废热、余热等暂时不用的热，而且该流体的温度高于相变蓄热材料的相变温度）通过热流体进口管1.1进入相变蓄热换热器筒体2，绕相变换热管3流动，从热流体出口管5.1流出。此时热流体的热量通过相变换热管3的管壁传递给相变蓄热材料6，同时，热管4开始工作，相变换热管3外部的热管部分作为蒸发段，相变换热管3内部的热管部分作为冷凝段，将热量迅速的传递给相变蓄热材料3，加快了相变蓄热材料3的吸热，使得相变蓄热材料3由固态逐渐变为液态的速度加快，使热能不断转化为潜热储存在相变蓄热材料内，经过一定时间后，固态相变蓄热材料完全转化为液态实现热量存储的最大化，停止热流体的进出。当用户需要热能时，使冷流体沿着冷流体进口管1.2进入相变蓄热换热器筒体2，绕相变换热管3流动，从冷流体出口管5.2流出。此时冷流体通过相变换热管3的管壁吸收蓄热相变材料中储存的热量，同时，热管4开始工作，相变换热管3内部的热管部分作为蒸发段，相变换热管3外部的热管部分作为冷凝段，将热量迅速的传递给冷流体，加快了相变蓄热材料6的放热，当蓄热材料放出部分热量后，相变换热管3内壁面的液体逐渐凝固，随着放热量的增加，相变蓄热材料6由液态渐变为固态，待全部转变为固态后，不再释放热量，此时冷流体的温度升高到最高值，蓄热释热过程可循环重复使用，实现冷、热流体与固液相变蓄热材料之间的高效换热。