本實用新型涉及太陽能設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種翅片管結(jié)構(gòu)及應用了此翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊。

背景技術(shù)：

太陽能跨季節(jié)蓄熱是與短期蓄熱相對而言的，從某種意義上講，現(xiàn)在普遍流行的小型家用太陽熱水器系統(tǒng)(DSHS)以及其它類似裝置就屬于短期蓄熱的范疇。由于地球表面上太陽能量密度較低，且存在季節(jié)和晝夜交替變化等特點。這就使得短期蓄熱系統(tǒng)不可避免地存在很大的不穩(wěn)定性，從而使太陽能利用效率也變得很低。太陽能跨季節(jié)蓄熱的優(yōu)勢在于太陽能跨季節(jié)供熱、采暖、儲能，即把春、夏、秋三季的能源儲存起來供冬天采暖、用熱，能夠大幅提高陽能利用效率。

對于太陽能跨季節(jié)蓄熱設(shè)備來說，儲能模塊的儲、放熱效率，不僅僅關(guān)系到儲能模塊的工作效率，還會直接影響太陽能的利用率，因此，如何提高儲能模塊的儲、放熱效率成為制約太陽能跨季節(jié)蓄熱設(shè)備發(fā)展的重大障礙。

為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用翅片管作為換熱管，翅片管換熱管的表面通過加翅片，增大換熱管的外表面積(或內(nèi)表面積)，從而達到提高換熱效率的目的。

但是，單純的翅片管結(jié)構(gòu)，對換熱效率的提高有限，為了進一步提高換熱效率，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不斷嘗試改進翅片管。

例如，在先申請的發(fā)明專利，發(fā)明名稱為“采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器”，申請?zhí)枮椤癈N201510303063.9”，記載了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明由殼體1＇、翅片單元管2＇、入口總管3＇、出口總管4＇、備用循環(huán)管5＇組成，多個翅片單元管2＇呈線性陣列布置，各個翅片單元管2＇除必要的支撐部分外，不與其他部分接觸。殼體1＇包覆在單元管2＇陣列最外層，殼體＇1包括內(nèi)襯、高溫合金、絕熱層，主要是耐腐蝕熱穩(wěn)定性高的高溫合金以及由多層隔熱材料組成的絕熱層。入口總管3＇、出口總管4＇和備用循環(huán)管5＇布置在殼體1＇的頂面，通過殼體1＇內(nèi)部的循環(huán)總管與內(nèi)部翅片單元管2＇連接。

本發(fā)明采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器，通過布置沿換熱管軸向的間距漸變翅片，改善入口段和出口段較差的換熱條件，蓄熱過程時使入口段相變材料減少過熱現(xiàn)象，增強出口段相變材料熔化速率，進而提高換熱效率。

上述技術(shù)方案中，雖然能夠大幅提高換熱效率，但是，其結(jié)構(gòu)復雜，制造難度極高，導致生產(chǎn)成本高，而且易出現(xiàn)不合格的產(chǎn)品。

此外，導熱介質(zhì)容易在翅片管內(nèi)壁形成結(jié)焦，引起傳熱惡化，使換熱效率隨著使用時間的增長而降低。

現(xiàn)市場上急需一種結(jié)構(gòu)簡單，制造難度低，成本低廉，且導熱介質(zhì)不易在內(nèi)壁上形成焦的翅片管結(jié)構(gòu)及應用了此翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種換熱效率高，結(jié)構(gòu)簡單，制造難度低，成本低廉，且導熱介質(zhì)不易在內(nèi)壁上形成焦的翅片管結(jié)構(gòu)；以及應用了此翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊。

本實用新型提供一種翅片管結(jié)構(gòu)，包括：

主體圓管，所述主體圓管用于容置導熱介質(zhì)；

多片翅片，所述翅片安裝在主體圓管外側(cè)面，且多片翅片等間距布置；

擾流子，所述擾流子安裝在主體圓管內(nèi)部，用于增加與導熱介質(zhì)的接觸面積；

所述主體圓管、翅片以及擾流子均由導熱材料制造。

進一步地，所述擾流子包括兩根相互呈螺旋狀纏繞的金屬線，所述金屬線有共同的螺旋軸線。

進一步地，所述擾流子為兩根螺旋狀金屬線，所述兩根螺旋狀金屬線具有共同的軸線。

進一步地，所述擾流子的結(jié)構(gòu)為：由主體圓管的內(nèi)壁向內(nèi)凸起的多片片狀結(jié)構(gòu)，片狀結(jié)構(gòu)呈螺旋狀。

進一步地，所述擾流子的結(jié)構(gòu)為：橫截面為相切的兩半圓形的金屬片扭轉(zhuǎn)呈螺旋狀，兩半圓形根據(jù)共同切線相互對稱。

進一步地，所述擾流子的結(jié)構(gòu)為：橫截面為“十”字型的四棱金屬片扭轉(zhuǎn)呈螺旋狀。

進一步地，所述翅片為沿著垂直于主體圓管外側(cè)面方向向外延伸的片狀結(jié)構(gòu)；所述翅片的數(shù)量為3～15片，呈中心對稱分布；所述翅片的高度為80～150mm。

此外，本實用新型還提供一種應用了翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊，包括：

上述的翅片管結(jié)構(gòu)，所述翅片管結(jié)構(gòu)設(shè)有多處彎折；

骨架，所述骨架澆筑在翅片管結(jié)構(gòu)之間；

導熱介質(zhì)，所述導熱介質(zhì)容置于所述翅片管結(jié)構(gòu)的主體圓管內(nèi)。

進一步地，所述翅片管結(jié)構(gòu)在骨架中以下列形式分布：

所述翅片管結(jié)構(gòu)的主體圓管呈直角彎折形成多段相互平行的子管，子管在骨架中呈正三角排列。

進一步地，所述翅片管結(jié)構(gòu)中的翅片其高度為相鄰且平行的兩段主體圓管中心距的三分之一。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的適用于儲能模塊的二維擾流子儲熱和放熱翅片管結(jié)構(gòu)，通過在主體圓管的外側(cè)設(shè)置等間距分布的多片翅片，來提高儲能模塊的換熱效率，使儲能模塊的儲熱和放熱時間縮短了1/2以上，儲能模塊整體導熱系數(shù)提高了三倍以上；而且，翅片有效增加了主體圓管間的距離，減少了主體圓管的用量，降低儲能模塊的生產(chǎn)成本。尤其重要的是，在主體圓管內(nèi)設(shè)置了擾流子，擾流子能夠提高導熱介質(zhì)在主體圓管內(nèi)的湍流度，增加導熱介質(zhì)與主體圓管之間的換熱系數(shù)，提高儲能模塊的換熱效率，同時能夠避免導熱介質(zhì)在主體圓管內(nèi)壁形成結(jié)焦，避免結(jié)焦引起傳熱惡化，防止換熱效率隨著使用時間的增長而降低。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第一實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第一實施例的橫截面示意圖；

圖5為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第二實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第二實施例的橫截面示意圖；

圖7為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第三實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第三實施例的橫截面示意圖；

圖9為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第四實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第四實施例的橫截面示意圖；

圖11為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子的第四實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本實用新型提供的應用了翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊的橫截面示意圖；

圖13為本實用新型提供的應用了翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊立體結(jié)構(gòu)圖。

附圖標記：

1＇-殼體； 2＇-翅片單元管； 3＇-入口總管；

4＇-出口總管； 5＇-備用循環(huán)管；

1-翅片管結(jié)構(gòu)； 2-骨架； 11-主體圓管；

12-翅片； 13-擾流子。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

圖2為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖。

如圖2所示，本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)包括：

主體圓管11，主體圓管11用于容置導熱介質(zhì)；

多片翅片12，翅片12安裝在主體圓管11圓管外側(cè)面，且多片翅片12等間距布置；

擾流子13，擾流子13安裝在主體圓管11內(nèi)部，用于增加與導熱介質(zhì)的接觸面積；

主體圓管11、翅片12以及擾流子13均由導熱材料制造。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)，通過在主體圓管11的外側(cè)設(shè)置等間距分布的多片翅片12，來提高儲能模塊的換熱效率，使儲能模塊的儲熱和放熱時間縮短了1/2以上，儲能模塊整體導熱系數(shù)提高了三倍以上；而且，翅片12有效增加了主體圓管11間的距離，減少了主體圓管11的用量，降低儲能模塊的生產(chǎn)成本。

尤其重要的是，在主體圓管11內(nèi)設(shè)置了擾流子13，擾流子13能夠提高導熱介質(zhì)在主體圓管11內(nèi)的湍流度，增加導熱介質(zhì)與主體圓管11之間的換熱系數(shù)，提高儲能模塊的換熱效率，同時能夠避免導熱介質(zhì)在主體圓管11內(nèi)壁形成結(jié)焦，避免結(jié)焦引起傳熱惡化，防止換熱效率隨著使用時間的增長而降低。

在本實施例中，翅片12為沿著垂直于主體圓管11外側(cè)面方向向外延伸的片狀結(jié)構(gòu)；翅片12高度的設(shè)置與翅片12加工難度和生產(chǎn)成本有關(guān)，翅片12越高加工成本和加工難度也會越高，但是換熱效率也更高；同翅片12高度類似，翅片12的數(shù)量越高，加工成本和加工難度也會越高，但是換熱效率也更高。

因此，綜合考慮性能和成本兩方面，優(yōu)選的將翅片12的數(shù)量設(shè)置為8片，呈中心對稱分布；翅片12的高度為80～150mm。

當然，這僅是本實用新型的一個具體實施例，本實用新型的翅片12的數(shù)量及高度并不局限于此，也可為其他數(shù)量及高度。翅片12的數(shù)量可以為3～15片。

本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)，其擾流子13的結(jié)構(gòu)可以為多種形狀，至少包括以下實現(xiàn)方式。

第一實施例

圖3為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第一實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第一實施例的橫截面示意圖。

如圖3和4所示，本實施例提供的擾流子13包括包括兩根相互呈螺旋狀纏繞的金屬線，所述金屬線有共同的螺旋軸線。

第二實施例

圖5為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第二實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第二實施例的橫截面示意圖。

如圖5和6所示，本實施例提供的擾流子13為兩根螺旋狀金屬線，兩根螺旋狀金屬線具有共同的軸線。

第三實施例

圖7為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第三實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第三實施例的橫截面示意圖。

如圖7和8所示，擾流子13的結(jié)構(gòu)為：由主體圓管11的內(nèi)壁向內(nèi)凸起的多片片狀結(jié)構(gòu)，片狀結(jié)構(gòu)呈螺旋狀。

第四實施例

圖9為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第四實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第四實施例的橫截面示意圖。

如圖9和10所示，本實施例提供的擾流子13的結(jié)構(gòu)為：橫截面為相切的兩半圓形的金屬片扭轉(zhuǎn)呈螺旋狀，兩半圓形根據(jù)共同切線相互對稱。

第五實施例

圖11為本實用新型提供的翅片管結(jié)構(gòu)的擾流子13的第四實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例的擾流子13的橫截面示意圖與第二實施例的橫截面示意圖形同。

如圖11所示，本實施例提供的擾流子13的結(jié)構(gòu)為：橫截面為“十”字型的四棱金屬片扭轉(zhuǎn)呈螺旋狀。

此外，本實用新型還提供一種應用了翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊。

圖12為本實用新型提供的應用了翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊的橫截面示意圖；

圖13為本實用新型提供的應用了翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊立體結(jié)構(gòu)圖。

如圖12和圖13所示，該應用了翅片管結(jié)構(gòu)的儲能模塊包括：

翅片管結(jié)構(gòu)1，翅片管結(jié)構(gòu)1設(shè)有多處彎折；翅片管結(jié)構(gòu)1包括主體圓管11、多片翅片12以及擾流子13；主體圓管11用于容置導熱介質(zhì)；翅片12安裝在主體圓管11圓管外側(cè)面，且多片翅片12等間距布置；擾流子13安裝在主體圓管11內(nèi)部，用于增加與導熱介質(zhì)的接觸面積；主體圓管11、翅片12以及擾流子13均由導熱材料制造；

骨架2，骨架2澆筑在翅片管結(jié)構(gòu)1之間；

導熱介質(zhì)，導熱介質(zhì)容置于翅片管結(jié)構(gòu)1的主體圓管11內(nèi)。

具體來說，翅片管結(jié)構(gòu)1在骨架2中以下列形式分布：翅片管結(jié)構(gòu)1的主體圓管11呈直角彎折形成多段相互平行的子管，子管在骨架2中呈正三角排列。

該具體結(jié)構(gòu)的儲能模塊，不僅能夠提高模塊充熱和放熱的速度，及充放熱的均勻性；而且，還能減少骨料與導熱管在澆筑過程中出現(xiàn)間隙的概率。

具體來說，翅片管結(jié)構(gòu)1中的翅片12其高度為相鄰且平行的兩段主體圓管11中心距的三分之一。

翅片12高度的設(shè)置與翅片12加工難度和翅片12管的成本有關(guān)，過高的翅片12加工成本和加工難度也會高些。與儲能模塊要求的充放熱速度也有關(guān)，越快的充放熱速率要求的導熱管分布密度相對要高些。

經(jīng)過綜合考慮經(jīng)濟和性能兩方面，選取的翅片12高度為兩根導熱管中心距的三分之一作為最佳實施例。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。