儲熱水箱熱增容裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種儲熱水箱熱增容裝置，所述熱增容裝置包括外殼、外殼內(nèi)部的相變儲熱材料，所述裝置的密度和與裝置內(nèi)相變儲熱材料相變溫度相同的水的密度一樣；相變儲熱材料密度低于水時，在所述外殼內(nèi)部設(shè)置有密度大于水的輔助傳熱結(jié)構(gòu)；相變儲熱材料密度高于水時，在所述外殼內(nèi)部封閉有氣體。本裝置可以避免結(jié)晶水合鹽類相變材料的分層和過冷問題，本裝置的傳熱性能不低于水的傳熱，無需在水箱中為相變材料增設(shè)傳熱結(jié)構(gòu)；并且本裝置可以根據(jù)需求增加相同容積的儲熱水箱的儲熱容量，達到儲熱增容的效果。
【專利說明】
儲熱水箱熱増容裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及儲熱技術(shù)，尤其是涉及一種儲熱水箱熱增容裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]儲熱水箱是在能量富余時將多余的熱量保存在水箱中，在缺少熱量的時候再釋放出去的重要儲能工具，多用于太陽能和低谷電供熱系統(tǒng)?，F(xiàn)實中，隨著城市環(huán)境保護要求的不斷提高，太陽能供熱和煤改電供熱越來越多，儲熱水箱已經(jīng)是不可缺少的配套設(shè)備，許多用戶由于場地限制常壓水箱儲熱無法滿足供熱要求并且由于安全或者系統(tǒng)設(shè)計原因，不能變成承壓系統(tǒng)，所以需要能夠增加水箱熱容量的裝置。相變儲熱材料可以大幅度提高單位體積的儲熱能力，在水箱內(nèi)添加相變儲熱材料可以在體積不變的情況下，提高儲熱能力。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型提供了一種儲熱水箱熱增容裝置，需要解決的問題就是在不能改變水箱大小情況下，通過向水箱中加入儲熱增容裝置，增加水箱的儲熱能力，達到增加水箱儲熱容量的目的。其技術(shù)方案如下所述:
[0004]—種儲熱水箱熱增容裝置，包括外殼、外殼內(nèi)部的相變儲熱材料，所述裝置的密度和與裝置內(nèi)相變儲熱材料相變溫度相同的水的密度一樣;相變儲熱材料密度低于水時，在所述外殼內(nèi)部設(shè)置有密度大于水的輔助傳熱結(jié)構(gòu);相變儲熱材料密度高于水時，在所述外殼內(nèi)部封閉有氣體;所述輔助傳熱結(jié)構(gòu)和外殼的傳熱性能不低于水的傳熱性能。
[0005]當使用石蠟作為儲熱材料的時候，本裝置外殼內(nèi)完全填充石蠟，并加入輔助傳熱結(jié)構(gòu)，增加傳熱性能和密度；當使用明礬做儲熱材料的時候，本裝置外殼內(nèi)部封閉有氣體，降低體系的密度。
[0006]所述相變儲熱材料的相變溫度不低于50度，不高于100度。
[0007]所述外殼采用鋁1060材質(zhì)，厚度為0.5-2mm。
[0008]所述裝置呈膠囊形狀，由一個圓柱體和兩個半球組成，高度為120-200mm，半徑為50-100mmo
[0009]所述輔助傳熱結(jié)構(gòu)采用鋁制翼片，包括固定架和設(shè)置在其上面的多組翼片，所述鋁制翼片固定在外殼內(nèi)部。
[0010]所述相變儲熱材料的選擇包括石錯、明鞏。
[0011]本裝置與其他裝置不同點在于:本裝置的密度與裝置內(nèi)物質(zhì)相變溫度相同的水的密度一樣，當水箱溫度變化時此裝置會在水中上下沉浮運動，裝置在運動中會發(fā)生碰撞翻轉(zhuǎn)，可以避免相變材料的分層和過冷問題，并增加儲熱放熱速率;根據(jù)不同相變材料的傳熱性能設(shè)計裝置內(nèi)部輔助傳熱結(jié)構(gòu)，使得本裝置的傳熱性能不低于水的傳熱，無需在水箱中為相變材料增設(shè)傳熱結(jié)構(gòu)；并且本裝置可以根據(jù)需求增加相同容積的儲熱水箱的儲熱容量，達到儲熱增容的效果。
【附圖說明】

[0012]圖1是各物質(zhì)吸收熱量示意圖；
[0013]圖2是石蠟儲熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是所述輔助傳熱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4是石蠟儲熱裝置組裝的示意圖；
[0016]圖5是所述明礬儲熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本實用新型提供了一種儲熱水箱熱增容裝置。
[0018]本實用新型中儲熱水箱熱增容裝置的密度和與裝置內(nèi)相變儲熱物質(zhì)相變溫度相同的水的密度一樣，例如，裝置內(nèi)物質(zhì)相變溫度為600C時，裝置總密度為60 0C水的密度，即983kg/m3。
[0019]當儲熱時，水箱初始水溫低于裝置相變溫度，裝置浮于水面優(yōu)先儲熱，相變完成后水溫升高，水的密度逐漸低于裝置密度，此裝置會在水中隨同溫水層下沉;儲熱完成時，水箱總體水溫高于裝置內(nèi)物質(zhì)的相變溫度，裝置沉于水箱底部;放熱時，初始水溫高于裝置相變溫度，隨著熱量釋放水溫逐漸降低至裝置相變溫度以下，裝置開始上升放熱，水溫保持恒定，裝置相變熱釋放完畢，水溫繼續(xù)下降直至放熱結(jié)束，此時裝置浮于水面。
[0020]且本裝置使用的儲熱材料便宜易得，裝置也易于制作，達到方便使用的目的。
[0021 ]如圖1所示，為各個溫度下，水、石蠟、明礬的吸收熱量圖，其中石蠟和明礬的重量取得是與本裝置用量比例相同的重量，水的重量為lkg。
[0022]如圖4和圖5所示，熱增容裝置5做成高度為120-200mm，半徑為50-100mm的圓柱和2個半球組成的膠囊形狀，此形狀利于裝置內(nèi)液態(tài)儲熱材料的流動和導熱，還有利于裝置在水中的移動。熱增容裝置5外殼I由鋁1060制作，厚度為0.5-2mm。鋁1060的性質(zhì)接近純鋁，易于加工。
[0023]圖2至圖5中，21為鋁1060制成的外殼，22為鋁制翼片，23為十二水合硫酸鋁鉀，24為空氣，25為石蠟，26為上蓋，27為基體。鋁制翼片22包括固定架15和設(shè)置在其上面的多組翼片16。
[0024]熱增容裝置5在組裝時，分為兩種方式:a石蠟儲熱裝置，先將鋁制翼片22放入本裝置基體27中，21的上蓋26先不封閉，在基體27中加入液體石蠟，至加入水平面與基體開口面相平，然后將上蓋26中放入和上蓋26內(nèi)側(cè)相同大小的固體石蠟，使本裝置中完全充滿石蠟，然后焊接上蓋26和基體27，組成鋁1060外殼I; b明礬儲熱裝置，將一定量的固態(tài)的十二水合硫酸鋁鉀和6%重量的硼砂23填充滿至基體27中，在空氣24中，直接將上蓋26焊接到基體27上，合成鋁1060外殼21中即可。
[0025]熱增容裝置5的方案一:
[0026]采用石蠟作為相變材料。相變石蠟材料是比較常用的低溫相變材料，其特點是價格低廉，易于獲得，無腐蝕性，密度小。此方案主體采用石蠟60，即60 V時，石蠟會發(fā)生相變，可以儲存大量的熱量，相變潛熱180kJ/kg。輔助加入鋁制翼片2增加裝置的導熱性，石蠟的密度比水低，加入鋁制翼片2在增加裝置導熱性的同時，還增加了熱增容裝置的密度，熱增容裝置的密度設(shè)置為與60°C水相同，S卩:983kg/m3。當水箱的蓄熱溫度為90°C、用熱溫度為50 0C時，熱增容裝置儲存的熱量等于相同體積水的129.78%。
[0027]熱增容裝置5方案二:
[0028]采用十二水合硫酸鋁鉀作為相變材料。十二水合硫酸鋁鉀又被稱為明礬，也是易于獲得，價格低廉的相變材料，并且對鋁外殼無腐蝕性。明礬在使用過程中，會發(fā)生過冷度較大的現(xiàn)象，因此需要加入一定量的成核劑，在熱增容裝置中加入了 6%重量的硼砂作為成核劑。為了保證熱增容裝置的密度和90°C水相同，熱增容裝置內(nèi)物質(zhì)中包含空氣0.0387kg?？諝獾拇嬖谑乖撗b置在水中運動中發(fā)生碰撞和翻轉(zhuǎn)時，內(nèi)部的液體發(fā)生一定的擾動，不但使明礬更容易成核，而且避免了明礬溶體分層(相分離)。熱增容裝置的密度設(shè)置為與90°C水相同，即:965kg/m3。當水箱的蓄熱溫度為90°C、用熱溫度為50°C時，熱增容裝置儲存的熱量等于相同體積水的185.66%。
[0029]熱增容裝置由于體積較小，在使用中，可根據(jù)儲熱水箱的大小和所需儲熱量決定熱增容裝置的投入數(shù)量，需保證熱增容裝置的總體積小于蓄熱罐容量的50%即可。熱增容裝置使用時無須特意分散擺放，熱增容裝置會在水的浮力作用下自動均布在水箱內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種儲熱水箱熱增容裝置，其特征在于:包括外殼、外殼內(nèi)部的相變儲熱材料，所述裝置的密度和與裝置內(nèi)相變儲熱材料相變溫度相同的水的密度一樣;相變儲熱材料密度低于水時，在所述外殼內(nèi)部設(shè)置有密度大于水的輔助傳熱結(jié)構(gòu);相變儲熱材料密度高于水時，在所述外殼內(nèi)部封閉有氣體;本水箱熱增容裝置的傳熱性能不低于水的傳熱性能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述相變儲熱材料的相變溫度不低于50度，不尚于100度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述外殼采用鋁1060材質(zhì)，厚度為0.5-2mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述裝置呈膠囊形狀，由一個圓柱體和兩個半球組成，高度為120-200mm，半徑為50_100mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述輔助傳熱結(jié)構(gòu)采用鋁制翼片，包括固定架和設(shè)置在其上面的多組翼片，所述鋁制翼片固定在外殼內(nèi)部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述相變儲熱材料的選擇包括石蠟、明礬。
【文檔編號】F28D20/02GK205690950SQ201620537091
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月3日 公開號201620537091.7, CN 201620537091, CN 205690950 U, CN 205690950U, CN-U-205690950, CN201620537091, CN201620537091.7, CN205690950 U, CN205690950U
【發(fā)明人】韓圍棋, 丁曉彬, 劉安全, 朱南方, 周淑云, 張榮發(fā)
【申請人】北京瑞特愛能源科技股份有限公司