專(zhuān)利名稱(chēng)：一體化管道式相變蓄熱模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模塊化的蓄能裝置，尤其是涉及一種集換熱蓄熱保溫于一體并可通過(guò)法蘭連接組合成系統(tǒng)的一體化管道式相變蓄熱模塊。
本實(shí)用新型的目的為克服現(xiàn)有蓄能設(shè)備及其蓄能系統(tǒng)的種種不足，本實(shí)用新型提供一種一體化管道式相變蓄熱模塊，該實(shí)用新型不僅涉及一種特殊的相變蓄熱材料；而且涉及一種具有較高換熱能力的模塊化管道，該管道是用無(wú)縫鋼管經(jīng)特殊加工處理而成，具有比普通管道高3倍的換熱能力；還涉及一種能夠進(jìn)行快速組合聯(lián)接的聯(lián)接方式。由此制造成的該實(shí)用新型不僅具有蓄能功能，而且具有很強(qiáng)的換熱能力，還能夠通過(guò)組合聯(lián)接形成簡(jiǎn)單靈活、緊湊可靠的模塊化集成系統(tǒng)；從根本上解決了由常規(guī)設(shè)備組成的蓄能系統(tǒng)所需設(shè)備龐雜、系統(tǒng)復(fù)雜、占地空間大、管道熱損失大、初投資高、推廣難度較大等問(wèn)題和缺點(diǎn)。本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案在鋼制金屬管道的內(nèi)壁加工出粗糟的三角螺紋，以增加傳熱面積和換熱能力；在管道外側(cè)設(shè)蓄熱腔，腔體由金屬鋼板焊接而成，呈長(zhǎng)方體或圓柱體，腔內(nèi)設(shè)有數(shù)組導(dǎo)熱翅片，翅片與管道緊配合垂直布置，翅片間距的大小由相變材料的傳熱特性經(jīng)計(jì)算確定；腔內(nèi)充滿相變蓄熱材料；腔外設(shè)保溫材料層和金屬保護(hù)層；鋼制金屬管道的兩端設(shè)金屬法蘭，法蘭間可以通過(guò)螺栓聯(lián)接。本實(shí)用新型的工作原理和工作流程是1.蓄熱過(guò)程介質(zhì)水經(jīng)熱源加熱后其溫度高于相變材料的相變溫度并流經(jīng)該實(shí)用新型時(shí)，其所攜帶的熱量經(jīng)管道傳遞到外壁，再通過(guò)均布的翅片擴(kuò)散傳遞到相變材料，相變材料獲得足夠的能量后，逐漸發(fā)生晶格變化----相變，相變結(jié)束時(shí)潛熱蓄能完成。
2.釋熱過(guò)程熱源加熱停止，介質(zhì)水經(jīng)末端循環(huán)，其溫度低于相變并流經(jīng)該實(shí)用新型時(shí)，其所攜帶相變材料中的熱量或冷量通過(guò)均布的翅片擴(kuò)散經(jīng)管道傳遞到內(nèi)壁，再傳遞到介質(zhì)水，相變材料逐漸發(fā)生晶格變化----相變，釋放所存的潛能后，相變材料的溫度開(kāi)始下降并釋放顯能，達(dá)到規(guī)定的溫度時(shí)，釋熱過(guò)程結(jié)束。本實(shí)用新型的有益效果是可以通過(guò)特制的管道和翅片的傳熱完成相變材料的蓄釋能兩種功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的縱剖面構(gòu)造圖。
圖1中1.保溫層，2.蓄熱層—相變材料，3.連接法蘭，4.金屬管道，5金屬導(dǎo)熱翅片、6.溫度傳感器。保溫層(1)外側(cè)設(shè)有金屬保護(hù)層，厚度50-100mm；蓄熱層(2)為金屬管道外側(cè)與保溫層內(nèi)側(cè)部分，由相變蓄熱材料及導(dǎo)熱金屬翅片組成；連接法蘭(3)與金屬管道(4)間電焊連接。
圖2是用本實(shí)用新型與相關(guān)設(shè)備組成的相變蓄能供暖或供冷系統(tǒng)實(shí)施例的工作原理圖。
在圖2所示實(shí)施例中1.熱源(如電鍋爐或制冷壓縮機(jī))，2.本實(shí)用新型—相變蓄熱模塊，3.供熱循環(huán)泵，4.系統(tǒng)管道，5.用戶(hù)末端，6.供暖調(diào)節(jié)閥，7.蓄熱調(diào)節(jié)閥，8.變頻調(diào)速蓄熱循環(huán)泵。
圖2所示相變蓄熱系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)直供、邊蓄邊供、全蓄、全蓄能供熱等四種供暖模式，工作原理1.直供，就是用熱源或冷源(1)直接給末端(5)進(jìn)行供熱或供冷，此時(shí)打開(kāi)閥門(mén)(6)，關(guān)閉閥門(mén)(7)，啟動(dòng)熱源1和供熱循環(huán)水泵(3)，相變蓄熱模塊(2)和變頻調(diào)速蓄熱循環(huán)泵(8)不工作。
2.邊蓄邊供，按比例控制閥門(mén)(6)和閥門(mén)(7)的開(kāi)度，啟動(dòng)熱源(1)和供熱循環(huán)水泵(3)，相變蓄熱模塊(2)工作，變頻調(diào)速蓄熱循環(huán)泵(8)不工作，實(shí)現(xiàn)了熱源或冷源(1)按比例給末端(5)供熱或供冷，同時(shí)將部分熱量存儲(chǔ)到相變蓄熱模塊(2)中。
3.全蓄，打開(kāi)閥門(mén)(7)，關(guān)閉閥門(mén)(6)，啟動(dòng)熱源(1)和變頻調(diào)速蓄熱循環(huán)泵(8)，熱量全部存儲(chǔ)到相變蓄熱模塊(2)中，用戶(hù)末端(5)不對(duì)外供熱。
4.全蓄能供熱，此時(shí)打開(kāi)閥門(mén)(6)和閥門(mén)(7)，啟動(dòng)變頻調(diào)速蓄熱循環(huán)泵(8)，關(guān)閉熱源(1)和供熱循環(huán)水泵(3)，全部由相變蓄熱模塊(2)向用戶(hù)術(shù)端(5)提供熱量。
由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型應(yīng)用于以電鍋爐為熱源和以電制冷壓縮機(jī)組為冷源的供熱系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)低谷蓄熱，削峰填谷，平衡電網(wǎng)并提高電網(wǎng)的負(fù)荷率等效用，同時(shí)由于低谷時(shí)段的電價(jià)較低，也降低了運(yùn)行費(fèi)用。
圖3是目前常規(guī)供暖和供冷系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)意圖。
圖3中1.熱源，2.用戶(hù)末端，3.循環(huán)水泵，4.系統(tǒng)管道。
圖4是目前常用電鍋爐蓄熱供暖系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)意圖。
圖4中1.電熱鍋爐，2.蓄熱罐，3.鍋爐加熱循環(huán)泵，4.熱交換器，5.用戶(hù)末端，6.蓄熱罐放熱控制閥，7.蓄熱控制閥，8.供暖系統(tǒng)循環(huán)泵，9.蓄熱罐供熱循環(huán)泵。
工作流程用電低谷時(shí)段進(jìn)行蓄熱時(shí)，電熱鍋爐(1)、蓄熱罐(2)、鍋爐加熱循環(huán)泵(3)工作，蓄熱控制閥(7)打開(kāi)，蓄熱罐放熱控制閥(6)關(guān)閉，將熱量存蓄到蓄熱罐(2)。用電平、峰時(shí)段進(jìn)行供熱時(shí)，蓄熱罐(2)、蓄熱罐供熱循環(huán)泵(9)、熱交換器(4)、供暖系統(tǒng)循環(huán)泵8等工作，蓄熱罐放熱控制閥(6)打開(kāi)，將熱量送到用戶(hù)末端(5)，完成供暖。
圖5是目前常用冰蓄冷供冷系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)意圖。
圖5中1.制冷壓縮機(jī)，2.冷凝器，3.冷卻水泵，4.熱交換器，5.風(fēng)機(jī)盤(pán)管末端，6.蒸發(fā)器，7.散熱塔，8.乙烯乙二醇溶液管道，9.蓄冷乙烯乙二醇溶液循環(huán)泵，10.蓄冰槽，11.釋冷乙烯乙二醇溶液循環(huán)泵，12.制冷劑管道，13.供冷系統(tǒng)管道，14.膨脹閥，15.供冷系統(tǒng)循環(huán)泵。
工作流程蓄冷時(shí)，制冷壓縮機(jī)(1)、冷凝器(2)、冷卻水泵(3)、散熱塔(7)、膨脹閥(14)、蒸發(fā)器(6)、乙烯乙二醇溶液管道(8)、蓄冷乙烯乙二醇溶液循環(huán)泵(9)、蓄冰槽(10)等主要設(shè)備運(yùn)行，通過(guò)乙烯乙二醇溶液將壓縮機(jī)(1)產(chǎn)生的冷量從蒸發(fā)器(6)處轉(zhuǎn)移到蓄冰槽(10)儲(chǔ)存起來(lái)；釋冷時(shí)，釋冷乙烯乙二醇溶液循環(huán)泵(11)、熱交換器(4)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管末端(5)、供冷系統(tǒng)循環(huán)泵(15)等運(yùn)行，通過(guò)熱交換器(4)將蓄冰槽(10)儲(chǔ)存的冷量經(jīng)風(fēng)機(jī)盤(pán)管末端(5)送入室內(nèi)空氣，完成了供冷過(guò)程。
對(duì)比圖2、圖3、圖4、圖5后可以看出，圖2所示實(shí)施例與圖3所示常規(guī)系統(tǒng)接近，比圖4、圖5所示常規(guī)蓄熱或蓄冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但功能相同，提高了可靠性和運(yùn)行效率，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，減少了設(shè)備投資，降低了安裝調(diào)試、運(yùn)行等費(fèi)用，減少了安裝調(diào)試周期。因此，該實(shí)用新型的推廣應(yīng)用將帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有廣泛的推廣價(jià)值和發(fā)展前景。
按照?qǐng)D2所述的實(shí)施方式形成的其他類(lèi)似的技術(shù)方案，也均屬本適用新型的保護(hù)范圍。
按照
圖1所述的實(shí)施方式，若把外形及結(jié)構(gòu)更換為其他類(lèi)似的技術(shù)方案，也均屬本適用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種一體化管道式相變蓄熱模塊，它是由保溫層(1)、蓄熱層—相變材料(2)、連接法蘭(3)、金屬管道(4)、金屬導(dǎo)熱翅片(5)、溫度傳感器(6)等構(gòu)成，其特征在于保溫層(1)外側(cè)設(shè)有金屬保護(hù)層，內(nèi)測(cè)與蓄熱層間設(shè)金屬隔離層，蓄熱層(2)為金屬管道外側(cè)與保溫層內(nèi)側(cè)金屬隔離層部分，由相變蓄熱材料及規(guī)則布置的導(dǎo)熱金屬翅片組成；與金屬管道(4)的兩端通過(guò)電焊連接有金屬法蘭(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一體化管道式相變蓄熱模塊，其特征在于所述金屬管道(4)的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一體化管道式相變蓄熱模塊，其特征是金屬管道(4)的兩端通過(guò)電焊連接有金屬法蘭(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一體化管道式相變蓄熱模塊，其特征在于蓄熱層(2)為金屬管道外壁與保溫層內(nèi)側(cè)金屬隔離層之間形成的金屬腔，腔內(nèi)等間距垂直于管道軸線并相互平行地布置有金屬導(dǎo)熱翅片(5)，翅片間充有相變蓄熱材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一體化管道式相變蓄熱模塊，其特征在于金屬導(dǎo)熱翅片(5)與金屬管道(4)緊配合。
6根據(jù)權(quán)利要求1所述一體化管道式相變蓄熱模塊，其特征在于蓄熱層—相變材料(2)中設(shè)有溫度傳感器(6)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種集相變蓄熱、強(qiáng)制換熱、管道于一體并可通過(guò)法蘭連接組合成系統(tǒng)的模塊化蓄能裝置。它是用內(nèi)螺紋金屬管道做換熱體，通過(guò)垂直于管道緊配合并行竄著間距為10mm的金屬導(dǎo)熱翅片與相變蓄熱層進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)水與翅片間相變蓄熱層的熱量傳遞，管道的兩端焊有連接法蘭，相變蓄熱層內(nèi)設(shè)溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)其工作狀態(tài)。由其組成的蓄熱系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)直供、邊蓄邊供、蓄冷、釋熱等運(yùn)行模式。
文檔編號(hào)F28D20/02GK2531344SQ02200780
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者王智慧 申請(qǐng)人:王智慧