[实用新型]一种管壳式相变蓄热器

说明书

本实用新型公开了一种管壳式相变蓄热器，包括壳体和设置于壳体内的管体，管体和壳体水平设置，壳体和管体之间填充有相变材料，壳体和管体均为椭圆形，壳体的长轴与管体的短轴重合；管体外壁上设有肋片，肋片为直肋，多个肋片均匀分布在管体短轴所在平面以下的管体外壁上，肋片的径向长度沿管体短轴至长轴方向逐渐减小，本实用新型利用竖向椭圆内管及水平椭圆外壳形成的蓄热装置以及径向尺寸渐变、周向不均匀分布肋片相结合的方式，改善了自然对流作用下装置内材料融化的竖向不均匀性，消除了蓄热器下部的传热及融化死角；在保证蓄热密度的前提下，进一步缩短蓄热时间，增大单位时间的蓄热量。

技术领域

本实用新型属于相变储能及强化传热技术领域，涉及一种管壳式相变蓄热器。

背景技术

能量供需常存在时间、空间及强度上的不匹配，例如太阳能、工业窑炉的间歇运行等，储能系统通过利用特定手段将过余能量储存起来并在需要的时候将其释放，有效解决上述问题的同时，更在一定程度提高能源利用效率。

基于相变材料物相转换的相变蓄热技术，因储能密度高、温度波动小、过程易于控制等优点而成为最具发展前景的热能储存技术。但是，由于大多数相变材料存在导热系数低、换热性能差的缺点，导致绝大多数的相变蓄热系统都离不开强化传热措施。

各储能领域中，管壳式相变蓄热器占到总量的70％以上，对于该类蓄热器，最常用的强化传热措施是添加肋片，旨在扩展相变材料与冷/热源的接触面积，以弥补相变材料导热系数低的不足。但是，在蓄热装置体积一定时，肋片的加入会降低装置的蓄热密度。加之现阶段相变蓄热器体积小、重量轻、造价低的发展趋势。那么，蓄热器体积一定时，高导热材料即肋片的形状及其分布则会直接影响并决定蓄热器的热性能。目前，常用肋片为等截面的均匀肋片，虽在一定程度实现了强化传热，但由于未考虑肋片形状与相变材料融化特性的匹配，因而强化传热效果有待提高。

发明内容

针对现有制备技术的缺陷和不足，本实用新型的目的是提供一种带有肋片的管壳式相变蓄热器，可用于太阳能、工业余/废热的高效热回收，解决现有蓄热器蓄热时间长、传热强度低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种管壳式相变蓄热器，包括壳体和设置于壳体内的管体，所述的壳体和管体之间填充有相变材料，所述的管体外壁上设有肋片，

所述的壳体和管体均沿水平方向，所述的壳体和管体均为椭圆形，所述的壳体的长轴与管体的短轴重合，壳体的短轴与管体的长轴重合；

所述的肋片为直肋，所述的肋片有多个，多个肋片均匀分布在管体短轴所在平面以下的管体外壁上；所述的肋片的径向长度沿管体短轴至长轴方向逐渐减小，多个肋片关于管体的长轴对称。

进一步的，所述的壳体的长轴与短轴的长度比为1.5:1，所述的管体的长轴与短轴的长度比也为1.5:1。

进一步的，沿管体自下向上分布的多个肋片与管体长轴之间的夹角分别为5°、25°、50°和90°。

进一步的，所述的壳体的外壁面覆盖保温层。

进一步的，所述的相变材料为脂肪酸、石蜡或水合盐等；

进一步的，所述的管体及其肋片为铜、铝等高导热性金属材料，壳体为不锈钢等高强度性金属材料。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

对于水平方向的蓄热器，本实用新型考虑了蓄热过程中自然对流作用下相变材料融化的竖向不均匀性，利用水平椭圆形外壳、竖向椭圆形管体和径向尺寸渐变、周向不均匀分布的肋片等若干方式的组合，弥补了壳体内不同位置固相材料熔化速率的差异，避免了蓄热器下部的传热及融化死角；在保证蓄热密度的前提下，进一步缩短蓄热时间，增大单位时间的蓄热量。本实用新型在改善蓄热装置热性能的同时，并未增大蓄热装置的体积及重量。