一种网状翅片太阳能相变蓄热器

1.本实用新型涉及一种网状翅片太阳能相变蓄热器，属于相变储能领域，具体来说是一种通过网状翅片强化传热并具有更高蓄热速度的套管式相变蓄热器。


背景技术：

2.自1970年中东石油危机爆发以来，以能源为中心的环境、生态和社会经济问题与日俱增，世界各国充分认识到节能的重要意义，能源如何进行合理利用已经逐步成为当今世界各国如何良性发展自身工业的重中之重。 在当前的环境下，发展并使用清洁能源和替代能源是从根本上解决能源使用危机的重要途径之一能源问题一直制约着社会经济和科技的发展，且过度开采和废气排放造成的环境恶化等问题也日渐突出，节能减排已成为全球各国共同关注的焦点。而在这一背景下，对清洁、廉价的新能源的探索已经成为一个新的浪潮，如太阳能、地热能、风能、潮汐能等。
[0003] 而太阳能因其总量大、分布广、且无污染的特点备受青睐，但太阳能也存在明显的缺点，如分散性、间断性和不稳定性，因此太阳能的储存尤为重要。相变蓄热具有单位质量蓄热量大、化学稳定性好、 相变材料可重复使用和安全性好等优点，受到了广泛关注，其中蓄热器的设计成为了研究重点。常见的纵向翅片太阳能相变蓄热器，在实际换热过程中，由于换热流体与相变材料的温差随着换热时间的增加越来越小，入口的相变材料容易过热，而出口的相变材料无法有效进行换热，相变材料利用率低，热量浪费严重，而且会导致蓄热器整体温度不均，减少蓄热器的使用寿命。


技术实现要素：

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为了克服现有相变蓄热器相变材料热利用率低及换热温差大、整体温度不均等问 题，本实用新型提供了一种网状翅片太阳能相变蓄热器，增大在相变材料10区域内的传热面积，增大在相变材料区域的传热系数，加快蓄热速度，达到强化传热的目的。
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本实用新型通过以下技术方案来说实现：
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一种网状翅片太阳能相变蓄热器，其特征在于，包括左端面1、蓄热壳体2、右端面3、冷流体进口管4、热流体出口管5、冷流体出口管6、阀门7、热流体进口管8、网状翅片9、相变材料10、换热管11；所述蓄热壳体2两端分别焊接左端面1和右端面3，所述蓄热器换热管11与换热器壳体2采用同心布置，所述换热管11位于左右端面之间，所述换热管11与蓄热壳体2之间有网状翅片9，其余空间储存相变材料10。所述冷流体出口管6、热流体进口管8位于左端面1，所述冷流体进口管4、热流体出口管5位于右端面3。所述蓄热壳体2外设有保温材料。所述冷流体进口管4、热流体出口管5、冷流体出口管6、热流体进口管8上均设有阀门7，控制冷热流体的流向。所述相变材料10是在石蜡中添加10%质量分数的膨胀石墨的复合相变材料。
[0007]
本实用新型具有显著的优点和效果。
[0008]
本实用新型的网状翅片结构简单易行，网状翅片9的存在增大了相变材料区域的
传热系数，增减传热面积，有利于能量的传递，提高相变材料的利用率，减少热量浪费，改善蓄热器整体的蓄热效果。
附图说明
[0009]
图1是本实用新型一种网状翅片太阳能相变蓄热器结构示意图，图2是本实用新型一种网状翅片太阳能相变蓄热器的翅片结构示意图，图中，1-左端面、2-蓄热壳体、3-右端面、4-冷流体进口管、5-热流体出口管、6-冷流体出口管、7-阀门、8-热流体进口管、9-网状翅片、10-相变材料、11-换热管。
具体实施方式
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为了更好的理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
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具体实施方式一：如图1、2所示，一种网状翅片太阳能相变蓄热器，主要包括左端面1、蓄热壳体2、右端面3、冷流体进口管4、热流体出口管5、冷流体出口管6、阀门7、热流体进口管8、网状翅片9、相变材料10、换热管11。
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具体实施方式二：所述蓄热壳体2两端分别焊接左端面1和右端面3，所述蓄热器换热管11与换热器壳体2采用同心布置，所述换热管11位于左右端面之间，所述换热管11与蓄热壳体2之间有网状翅片9，其余空间储存相变材料10。
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具体实施方式三：所述冷流体出口管6、热流体进口管8位于左端面1，所述冷流体进口管4、热流体出口管5位于右端面3。所述蓄热壳体2外设有保温材料。所述冷流体进口管4、热流体出口管5、冷流体出口管6、热流体进口管8上均设有阀门7，控制冷热流体的流向。所述相变材料10为石蜡中添加10%质量分数的膨胀石墨的复合相变材料。
[0014]
具体实施方式四：太阳能相变蓄热器融化蓄热时，高温流体经由左端面1的热流体进口管8进入换热管11，热量由高温的热流体通过换热管11和网状翅片9传递给相变材料10，相变材料10融化进行蓄热，由于网状翅片9的存在，增加了在相变材料区域的传热面积，增加了在相变材料区域的传热系数，相变材料吸收热量融化，融化后的液相相变材料会有自然对流的现象，而由于网状翅片9的存在，在一定程度上会阻碍液相相变材料的自然对流，从而提高蓄热速度，增强蓄热器的蓄热效果，高温热流体释放热量后最终由热流体出口管5流出蓄热器，蓄热过程完成。
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具体实施方式五：太阳能相变蓄热器凝固放热时，低温冷流体经由右端面3的冷流体进口4进入换热管11，热量由高温相变材料10通过网状形翅片9和换热管11传递给低温冷流体，高温相变材料10凝固进行放热，自然对流的存在会阻碍凝固过程，网状翅片9将相变材料10分隔成多个不同的独立区域，减少了自然对流，从而强化了凝固过程，最后低温冷流体吸热后从冷流体出口6流出蓄热器，放热过程完成。


技术特征：
1.一种网状翅片太阳能相变蓄热器，其特征在于，包括左端面（1）、蓄热壳体（2）、右端面（3）、冷流体进口管（4）、热流体出口管（5）、冷流体出口管（6）、阀门（7）、热流体进口管（8）、网状翅片（9）、相变材料（10）、换热管（11）；所述蓄热壳体(2)两端分别焊接左端面（1）和右端面（3），所述蓄热器换热管(11)与换热器壳体采用同心布置，所述换热管（11）位于左右端面之间，所述换热管（11）与蓄热壳体（2）之间有网状翅片（9），其余空间储存相变材料（10），所述冷流体出口管（6）、热流体进口管（8）位于左端面（1），所述冷流体进口管（4）、热流体出口管（5）位于右端面（3）。2.根据权利要求1所述的一种网状翅片太阳能相变蓄热器，其特征在于，所述蓄热壳体（2）外设有保温材料。3.根据权利要求1所述的一种网状翅片太阳能相变蓄热器，其特征在于，所述冷流体进口管（4）、热流体出口管（5）、冷流体出口管（6）、热流体进口管（8）上均设有阀门（7），控制冷热流体的流向。

技术总结
一种网状翅片太阳能相变蓄热器，涉及相变储能技术，具体来说是一种通过网状翅片强化传热并具有更高蓄热速度的套管式相变蓄热器，主要包括左端面1、蓄热壳体2、右端面3、冷流体进口管4、热流体出口管5、冷流体出口管6、阀门7、热流体进口管8、网状翅片9、相变材料10、换热管11。所述蓄热器由于网状翅片8的存在，增大了在相变材料区的换热面积，增大了在相变材料区域的传热系数，同时改善了自然对流对蓄热过程的影响，可以实现加快蓄热器的蓄热速度的目的。可以实现加快蓄热器的蓄热速度的目的。可以实现加快蓄热器的蓄热速度的目的。


技术研发人员：蒋静智 安京州 刘华峰
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/6/7