一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器

1.本实用新型涉及储热换热器技术领域。具体地说是一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器。


背景技术：

2.为解决能源在时间和空间上不匹配的问题，目前储能技术飞速发展，其中潜热储热因为具有高储能密度而被广泛研究。
3.潜热储热主要是利用换热流体与相变材料进行换热，从而实现储热的目的，但现有的潜热储热设备大多存在换热效率低，导致了能量的利用率较低，且相变材料吸热融化到一定量后，会产生自然对流，导致储热部分上部的储热速率明显高于下部，引起相变材料在圆周方向上储热不均匀，由于相变材料在圆周上存在一定的温差，还会对设备的储热设备造成一定的影响。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种提高换热效率并提高温度均匀性的一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，包括内管和外管，所述内管穿入所述外管内，所述内管和所述外管之间设置有相变材料段，所述内管的外壁上焊接有v形主翅片，所述v形主翅片的两侧均焊接有侧翅片，所述v形主翅片和所述侧翅片均插入所述相变材料段,且所述侧翅片倾斜焊接在所述v形主翅片上。
6.上述一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，所述v形主翅片包括两个翅片板，两个所述翅片板的第一端相互焊接组成v形并与所述内管的外壁焊接，两个所述翅片板相互远离的一侧上均焊接有所述侧翅片。
7.上述一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，两个所述翅片板之间的夹角为45
°
，且两个所述翅片板的角平分线沿所述外管的直径方向设置。
8.上述一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，所述侧翅片的第一端与所述翅片板的侧壁中间位置处焊接，所述侧翅片的第二端靠近所述翅片板的第二端，所述侧翅片与所述翅片板的夹角为45
°
。
9.上述一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，所述翅片板和所述侧翅片均由铜板制成，所述内管为铜管。
10.上述一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，所述外管为不锈钢管，所述外管外壁上包裹有保温层。
11.本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：
12.1、本实用新型，通过设置v形主翅片和侧翅片组成树枝状的翅片，并插入到相变材料段内，从而提高了热流体与相变材料段的换热面积，从而提高换热速率，加快整个蓄热过
程，并且通过树枝状的翅片，能够使热量均匀的扩散至相变材料段，从而提高相变材料段各处温度的均匀性；45
°
夹角的v形主翅片和45
°
设置的侧翅片，能使蓄放热时的速率处于最佳状态。
13.2、本实用新型，通过设置v形主翅片和侧翅片，首先能够对相变材料段的各处均匀加热，使相变材料段的换热反应趋于均匀稳定，减少温差，减缓自然对流的产生，其次，发生自然对流时，v形主翅片和侧翅片向外伸出，起到阻挡相变材料流动的目的，减缓自然对流，且能够在相变材料流动时，使相变材料产生绕流，提高相变材料不同温度处的混合效果，以达到温度均匀的目的。
附图说明
14.图1本实用新型的立体结构示意图；
15.图2本实用新型的侧视结构示意图；
16.图3本实用新型中v形主翅片和侧翅片焊接的结构示意图。
17.图中附图标记表示为：1-内管；2-相变材料段；3-外管；4-v形主翅片；41-侧翅片。
具体实施方式
18.本实施例中的一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，请参阅图1、图2，包括内管1和外管3，所述翅片板和所述侧翅片41均由铜板制成，所述内管1为铜管，所述外管3为不锈钢管，所述外管3外壁上包裹有保温层，所述内管1穿入所述外管3内，所述内管1和所述外管3之间设置有相变材料段2，所述内管1的外壁上焊接有v形主翅片4，所述v形主翅片4的两侧均焊接有侧翅片41，所述v形主翅片4和所述侧翅片41均插入所述相变材料段2,且所述侧翅片41倾斜焊接在所述v形主翅片4上，过设置v形主翅片4和侧翅片41组成树枝状的翅片，并插入到相变材料段2内，从而提高了热流体与相变材料段2的换热面积，从而提高换热速率，加快整个蓄热过程，并且通过树枝状的翅片，能够使热量均匀的扩散至相变材料段2，从而提高相变材料段2各处温度的均匀性。
19.如图2、图3所示，所述v形主翅片4包括两个翅片板，两个所述翅片板的第一端相互焊接组成v形并与所述内管1的外壁焊接，两个所述翅片板相互远离的一侧上均焊接有所述侧翅片41；两个所述翅片板之间的夹角为45
°
，且两个所述翅片板的角平分线沿所述外管3的直径方向设置，所述侧翅片41的第一端与所述翅片板的侧壁中间位置处焊接，所述侧翅片41的第二端靠近所述翅片板的第二端，所述侧翅片41与所述翅片板的夹角为45
°
，45
°
夹角的v形主翅片4和45
°
设置的侧翅片41，能使蓄放热时的速率处于最佳状态，通过设置v形主翅片4和侧翅片41，首先能够对相变材料段2的各处均匀加热，使相变材料段2的换热反应趋于均匀稳定，减少温差，减缓自然对流的产生，其次，发生自然对流时，v形主翅片4和侧翅片41向外伸出，起到阻挡相变材料流动的目的，减缓自然对流，且能够在相变材料流动时，使相变材料产生绕流，提高相变材料不同温度处的混合效果，以达到温度均匀的目的。
20.工作原理：在使用时，根据实际压力需求，选择不同压力等级的管件，并检查管道密封性，防止出现危险和热量损失；
21.当热流体流经内管1时，热流体的温度首先以热传导的方式从内管内壁面传到内管外壁，再由内管1外壁把热量传递给v形主翅片4和侧翅片41，最终传递给相变材料，相变
材料得到热量并以相变的形式储起来；当需要使用相变材料储存的热量时候，只需要在内管中通入低温换热流体，相变材料通过导热的形式把热量传递给低温流体，与此同时相变材料在低于熔化温度时会发生凝固，并逐渐趋于换热流体温度。
22.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。


技术特征：
1.一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，其特征在于，包括内管(1)和外管(3)，所述内管(1)穿入所述外管(3)内，所述内管(1)和所述外管(3)之间设置有相变材料段(2)，所述内管(1)的外壁上焊接有v形主翅片(4)，所述v形主翅片(4)的两侧均焊接有侧翅片(41)，所述v形主翅片(4)和所述侧翅片(41)均插入所述相变材料段(2),且所述侧翅片(41)倾斜焊接在所述v形主翅片(4)上。2.根据权利要求1所述的一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，其特征在于，所述v形主翅片(4)包括两个翅片板，两个所述翅片板的第一端相互焊接组成v形并与所述内管(1)的外壁焊接，两个所述翅片板相互远离的一侧上均焊接有所述侧翅片(41)。3.根据权利要求2所述的一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，其特征在于，两个所述翅片板之间的夹角为45
°
，且两个所述翅片板的角平分线沿所述外管(3)的直径方向设置。4.根据权利要求2所述的一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，其特征在于，所述侧翅片(41)的第一端与所述翅片板的侧壁中间位置处焊接，所述侧翅片(41)的第二端靠近所述翅片板的第二端，所述侧翅片(41)与所述翅片板的夹角为45
°
。5.根据权利要求2所述的一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，其特征在于，所述翅片板和所述侧翅片(41)均由铜板制成，所述内管(1)为铜管。6.根据权利要求1所述的一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，其特征在于，所述外管(3)为不锈钢管，所述外管(3)外壁上包裹有保温层。

技术总结
本实用新型公开一种用于强化换热的树枝型翅片式相变换热器，包括内管和外管，所述内管穿入所述外管内，所述内管和所述外管之间设置有相变材料段，所述内管的外壁上焊接有V形主翅片，所述V形主翅片的两侧均焊接有侧翅片，所述V形主翅片和所述侧翅片均插入所述相变材料段,且所述侧翅片倾斜焊接在所述V形主翅片上。本实用新型，通过设置V形主翅片和侧翅片组成树枝状的翅片，并插入到相变材料段内，从而提高了热流体与相变材料段的换热面积，从而提高换热速率，加快整个蓄热过程，并且通过树枝状的翅片，能够使热量均匀的扩散至相变材料段，从而提高相变材料段各处温度的均匀性。从而提高相变材料段各处温度的均匀性。从而提高相变材料段各处温度的均匀性。


技术研发人员：闫素英 敖慈 赵晓燕 张维蔚 冯朝卿 佐双吉
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2022.01.24
技术公布日：2022/5/24