[实用新型]一种适用于日光温室的潜热蓄热式螺旋管热交换器

说明书

技术领域

本实用新型属于设施农业工程技术领域，特别涉及一种适用于日光温室的潜热蓄热式螺旋管热交换器。

背景技术

现有常用的适用于日光温室的热交换器几乎均以液态水、水溶液或空气作为单相载热(冷)工质实现热量的储存或输送。其中以水或水溶液作为液态换热介质进行热能的单相液体输送，热传递效率相对较低且提升潜力有限。故日光温室的采暖负荷越高，系统所需液体的流量越大，相应系统的换热器及热量输送管道尺寸越大，且热量输送的泵消耗也越大。同时，单相液体的热量输送及热交换效率受温差的影响较大，温差不大时会严重限制热交换过程的系统能效。因此，急需开发新的热交换系统，有效提高日光温室热环境调控系统中的热交换效率及热量传输密度。

潜热型功能热流体是由相变材料微粒(一般为μm或nm量级)混入单相传热流体形成固液两相功能流体以达到强化对流换热和储能的目的。这类多相混合流体有较大的表观比热，具有储热密度高、热传递效率大等特点，是一种集蓄热与强化传热功能于一体的新型材料，在民用建筑采暖、空调系统及换热器等领域应用前景广阔。将潜热型功能热流体应用于日光温室这一农业建筑的热环境调控系统热交换单元，日光温室室内温度过高时，通过潜热型功能热流体的相变潜热蓄放热，高密度储存太阳能或高效释放冷量以防止温室内温度过高，温度过低时则将蓄积的热量高效释放用于温室升温，可减小温室内的温度波动，使室内温度保持相对恒定，从而满足作物生长的温度需求，有效改善温室热环境。

目前，潜热型功能热流体作为载热(冷)工质在采暖或制冷系统中的应用较少，至今尚未见到日光温室热环境调控系统中以潜热型功能热流体作为螺旋管式热交换器蓄放热介质实现换热器内冷热交换的相关申请件。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种以潜热型功能热流体为蓄放热介质的适用于日光温室的潜热蓄热式螺旋管热交换器，用于以太阳能集热为基础的日光温室热环境调控系统中，以尽可能高效地将系统太阳能集热单元吸收的热能通过相变材料的潜热输送与交换储存在热交换器的储液箱中，配合系统集热单元与调控单元实现太阳辐射热的高效收集与可控释放。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于日光温室的潜热蓄热式螺旋管热交换器，其包括壳体外壁1、壳体内胆5、SiO₂气凝胶隔热保温层7、内外嵌套的螺旋换热盘管6及潜热型液态换热介质8；其中，

壳体内胆5放置于壳体外壁1中，且其纵向中心轴与壳体外壁1的纵向中心轴重合，壳体内胆5上表面设置有两个内胆进出水口2，所述两个内胆进出水口2向上延伸至壳体外壁1上表面以外，并与壳体外壁1固定连接，壳体内胆5底板外表面设置有内胆支撑9，内胆支撑9为具有两个支撑脚的“几”字形，所述内胆支撑9的两个支撑脚固定在壳体外壁1的底板内表面上；

壳体外壁1与壳体内胆5之间的空隙填满SiO₂气凝胶，形成SiO₂气凝胶隔热保温层7；

所述热交换螺旋盘管6置于壳体内胆5的内腔中，包括内圈螺旋换热铜管10和外圈螺旋换热铜管11，其中，内圈螺旋换热铜管10和外圈螺旋换热铜管11交叉盘旋，内圈螺旋换热铜管10螺旋中心线直径小于外圈螺旋换热铜管11的螺旋中心线直径，内圈螺旋换热铜管10两端各连接一内圈铜管进出水口3，并延伸至壳体外壁1外，外圈螺旋换热铜管11两端各连接一外圈铜管进出水口4，并延伸至壳体外壁1外，且内圈铜管进出水口3与外圈铜管进出水口4的延伸方向相反；

壳体内胆5和热交换螺旋盘管6内注入潜热型液态换热介质8。

内圈螺旋换热铜管10的螺旋数为外圈螺旋换热铜管11的1.2～2倍。

壳体内胆5不锈钢板的厚度大于壳体外壁1。

热交换螺旋盘管6由外径16mm的无缝紫铜管弯制而成。

潜热型液态换热介质8为相变材料乳状液或相变材料微纳胶囊悬浮液。

本实用新型的有益效果在于：

适用于日光温室的潜热蓄热式螺旋管热交换器，是一种适用于中国北方地区日光温室热环境调控系统的高效冷热交换装置，可通过潜热蓄放热及强化对流传热实现热交换器的高效热传递和高密度潜热输送，进而有效提高热交换器所在系统的热量传递、储存及利用效率，实现日光温室中热量在时间跨度上的均衡分配；可有效降低热交换器的设计尺寸，减小热交换器的外观体积，提高热交换器内流体流动空间的热流密度。