一種臥式蓄熱箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種綜合太陽能、相變技術(shù)的臥式蓄熱換熱箱，屬于傳熱傳質(zhì)領(lǐng)域的發(fā)明創(chuàng)造。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個能源消耗的大國，占世界總能耗1/4，因此，節(jié)約能源刻不容緩。太陽能無疑是目前地球上可以開發(fā)的最大可再生能源。根據(jù)對到達地球上的太陽輻射能量進行轉(zhuǎn)化形式的不同，太陽能的利用可以分為光熱和光伏兩大類別。就光熱利用而言，廣泛應(yīng)用在太陽能熱水器以及太陽能采暖系統(tǒng)中，由于太陽能的間歇性和不穩(wěn)定性，其利用受到一定限制，但是，如果能采用蓄熱的方式將白天的太陽能熱量儲存起來，可以實現(xiàn)靈活利用，從而提高放熱的熱穩(wěn)定性。蓄熱箱蓄熱性能的好壞，直接關(guān)系到太陽能熱利用效率。因此，如何提升蓄熱箱的蓄熱能力，是當(dāng)下太陽能熱利用的主要研究方向。
[0003]但現(xiàn)有的蓄熱箱普遍存在以下問題，如蓄熱箱體積大、換熱效率低、受蓄熱材料性質(zhì)約束等。中國專利CN201410403676.5公開了一種高效絕熱的相變儲熱系統(tǒng)，該相變儲熱系統(tǒng)包括外殼、絕熱材料、內(nèi)殼、相變材料、換熱器及頂蓋。在容器課內(nèi)中心裝有換熱器，在容器殼內(nèi)和換熱器之間裝有相變材料，在容器外殼和內(nèi)殼之間填滿絕熱材料。雖然其結(jié)構(gòu)設(shè)計具有較好的隔熱保溫性能，但其內(nèi)部的換熱器與相變材料接觸面積小，不能解決當(dāng)相變材料放熱時，首先變成固體，使得導(dǎo)熱熱阻增大，無法有效利用相變材料中蓄存的熱量。熱阻是無法解決的問題。而本發(fā)明，恰恰解決了這個問題。當(dāng)相變材料放熱變成固體后，熱阻增大，但是，此時具有良好導(dǎo)熱性能的金屬隔板起到了很好的導(dǎo)熱作用，大大抵消了熱阻的影響。
[0004]中國專利CN201510296852.4公開了一種相變儲能熱水器，包括換熱器外殼，換熱器外殼內(nèi)有保溫材料層，所述保溫材料層內(nèi)是內(nèi)膽，所述內(nèi)膽包括內(nèi)膽外殼，所述內(nèi)膽內(nèi)填充有相變材料，相變材料的填充體積占內(nèi)膽體積的80 % -98 %，在所述相變材料中埋設(shè)有換熱盤管，在所述相變材料中均勻分布設(shè)置電加熱機構(gòu)，利用電加熱是使相變材料相變蓄熱，隨后將熱量加以利用。但設(shè)計存在以下不足:其一，相變材料相變放熱給冷水時，會出現(xiàn)冷凝不均勻的現(xiàn)象，其冷水管旁的相變材料先冷凝放熱，進而凝固阻礙其余相變材料放熱，導(dǎo)致蓄熱量利用不充分;其二，換熱時間長，升溫過程慢，相變材料先進行蓄熱后再對其冷水進行加熱，而相變材料相變潛熱較大，蓄熱時間長，因而對水加熱的效率不及直接采用電加熱來的快速。其三，通過電加熱的形式使材料相變蓄熱，將高品位的電能轉(zhuǎn)化成低品位的熱能，造成了能源的浪費。而本發(fā)明利用了太陽能這種清潔可再生能源代替了傳統(tǒng)的電能，通過設(shè)計特定的換熱結(jié)構(gòu)，使相變材料均勻地相變吸熱放熱，有效地避免相變材料放熱凝固，進而阻礙其余相變材料放熱的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種綜合太陽能、相變技術(shù)的臥式蓄熱箱，屬于傳熱傳質(zhì)領(lǐng)域的發(fā)明創(chuàng)造。其目的是解決現(xiàn)有蓄熱箱換熱體積大、相變材料凝固形成熱阻、換熱效率低等問題。
[0006]本發(fā)明的基本思路是:一方面，熱流體不斷地循環(huán)流動，使相變材料不斷相變并將熱量蓄積其中；另一方面，冷流體不斷地循環(huán)流動，使相變材料相變放熱，并不斷將熱量帶走，實現(xiàn)換熱。相變傳熱最大的問題是放熱時會首先凝固在冷流體管外側(cè)，成為熱阻，影響放熱，本發(fā)明利用金屬隔板，增大有效換熱面積，同時，金屬板既起到支撐管道的作用，又起到傳熱的作用。除此之外，隔板之間的間距很小，使得相變材料凝結(jié)層變薄，利于傳熱。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種臥式蓄熱箱，其特征在于該蓄熱箱由箱體、金屬隔板、相變材料組成，若干金屬隔板之間以及金屬隔板與箱體之間的空隙全部填滿相變材料，冷流體管道和熱流體管道均水平穿過金屬隔板，蛇形連接并交叉貫穿所有的金屬隔板。金屬隔板與冷流體管道和熱流體管道壁面完全接觸。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點是:該蓄熱箱解決相變放熱時凝固在冷流體管外側(cè)形成熱阻，進而影響放熱的問題。利用緊密的金屬隔板，既起到支撐管道的作用，又起到傳熱的作用，同時減少相變材料凝結(jié)層厚度，利于傳熱。該蓄熱箱應(yīng)用領(lǐng)域廣，化工、傳熱、醫(yī)療等設(shè)備均可使用，具有實用性和推廣性。
【附圖說明】
[0009]本說明書包括4幅附圖:圖1是臥式蓄熱箱的軸測圖，圖2是臥式蓄熱箱水平斷面圖，圖3是臥式蓄熱箱的A-A剖面圖，圖4是臥式蓄熱箱的B-B剖面圖。圖中:1、箱體，2、金屬隔板，3、相變材料，4、冷流體管，5、熱流體管，6、冷流體入口，7、冷流體出口，8、熱流體入口，9、熱流體出口。
【具體實施方式】
[0010]
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步的描述。如圖所示，一種臥式蓄熱箱，其特征在于該蓄熱箱由箱體1、金屬隔板2、相變材料3組成，若干金屬隔板2之間以及金屬隔板2與箱體I之間的空隙全部填滿相變材料3，冷流體管道4和熱流體管道5均水平穿過金屬隔板2，蛇形連接并交叉貫穿所有的金屬隔板2。金屬隔板2與冷流體管道4和熱流體管道5壁面完全接觸。
[0011]相變材料在液態(tài)狀態(tài)下灌注進箱體，再封裝。相變材料的種類和質(zhì)量和冷流體管道和熱流體管道之間的間距需要根據(jù)實際換熱量進行計算而得。
【主權(quán)項】
1.一種臥式蓄熱箱，其特征在于該蓄熱箱由箱體(1)、金屬隔板(2)、相變材料(3)組成，若干金屬隔板(2)之間以及金屬隔板(2)與箱體(I)之間的空隙全部填滿相變材料(3)，冷流體管道(4)和熱流體管道(5)均水平穿過金屬隔板(2)，蛇形連接并交叉貫穿所有的金屬隔板⑵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式蓄熱箱，其特征在于金屬隔板(2)與冷流體管道(4)和熱流體管道(5)壁面完全接觸。
【專利摘要】該蓄熱箱由箱體、金屬隔板、相變材料組成，若干金屬隔板之間以及金屬隔板與箱體之間的空隙全部填滿相變材料，冷流體管道和熱流體管道均水平穿過金屬隔板，蛇形連接并交叉貫穿所有的金屬隔板。金屬隔板與冷流體管道和熱流體管道壁面完全接觸。相變材料在液態(tài)狀態(tài)下灌注進箱體，再封裝。相變材料的種類和質(zhì)量和冷流體管道和熱流體管道之間的間距需要根據(jù)實際換熱量進行計算而得。
【IPC分類】F24J2/34
【公開號】CN105444433
【申請?zhí)枴緾N201510985956
【發(fā)明人】韓如冰, 劉 東, 卿玉濤
【申請人】西南科技大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月25日