一种管式太阳能相变蓄热器

1.本发明涉及太阳能蓄热技术领域，尤其是涉及一种管式太阳能相变蓄热器。


背景技术：

2.太阳能蓄热相关技术有利于解决当下资源紧张、能源短缺等问题。相变蓄热技术具有吸放热温度稳定、蓄能密度大、相变过程易控制等诸多优点，是实现当下热量的“移峰填谷”的重要技术手段。管式太阳能相变蓄热器相较于板式相变蓄热器具有成本低、可控性高的优点，因此在生产生活中有广泛应用。目前市面上的管式太阳能相变蓄热器存在蓄热速率低、储热量小的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种管式太阳能相变蓄热器，可大幅提高太阳能蓄热器的蓄热速率，提高了蓄热器的储热量。
4.根据本发明的一个目的，本发明提供一种管式太阳能相变蓄热器，包括蓄热器壳体，所述蓄热器壳体内部设有树形翅片换热芯体，所述树形翅片换热芯体与所述蓄热器壳体之间填充有相变材料，所述蓄热器壳体的一端设有进水口，所述蓄热器壳体的另一端设有出水口。
5.进一步地，所述蓄热器壳体包括固定壳体和可拆卸壳体，所述可拆卸壳体与所述固定壳体之间可拆卸连接。
6.进一步地，所述固定壳体和所述可拆卸壳体均为圆筒形。
7.进一步地，所述固定壳体与可拆卸壳体同法兰连接。
8.进一步地，所述固定壳体与所述可拆卸壳体之间设有密封圈。
9.进一步地，所述固定壳体和所述可拆卸壳体的内部设有用于与所述树形翅片换热芯体连接的连接槽，所述树形换热翅片芯体与所述连接槽连接。
10.进一步地，所述树形翅片换热芯体的一端设有进水口接头，所述树形翅片换热芯体的另一端设有出水口接头，所述树形翅片换热芯体的中部设有换热通道。
11.进一步地，所述进水口与所述进水口接头连接，所述出水口与所述出水口接头连接。
12.进一步地，所述进水口与所述进水口接头之间以及所述出水口与所述出水口接头之间均设有密封圈。
13.进一步地，所述树形换热翅片芯体采用3d打印技术成型。
14.本发明的技术方案采用树形换热翅片作为换热媒介，可大幅提高太阳能蓄热器的蓄热速率；采用相变材料在不增加蓄热器体积的同时提高了蓄热器的储热量。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例的结构示意图；
17.图2为本发明实施例图1的主视图；
18.图3为本发明实施例图2中a-a的截面示意图；
19.图4为本发明实施例图3中相变材料填充情况示意图；
20.图5为本发明实施例树形换热翅片芯体的结构示意图；
21.图中，1、右端壳体；2、左端可拆卸壳体；3、树形翅片换热芯体；31、左端进水口接头；32、右端出水口接头；33、换热通道；4、左端进水口；5、右端出水口；6、相变材料；7、法兰。
具体实施方式
22.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.实施例1
26.如图1-图5所示，一种管式太阳能相变蓄热器，蓄热器整体呈圆形结构，包括右端壳体1、左端可拆卸壳体2，右端壳体1和左端可拆卸壳体2的形状均为圆形结构，右端壳体1一端设有与左端可拆卸壳体2连接的法兰7，左端可拆卸壳体2一端设有与右端壳体1连接的法兰，右端壳体1和左端可拆卸壳体2的连接通过采用螺栓连接，通过在其管壁上安装的法兰进行紧固。
27.右端壳体1和左端可拆卸壳体2通过法兰连接组成中空结构的壳体结构，壳体内部空间安装有树形翅片换热芯体3。树形换热翅片芯体3通过固定壳体1和可拆卸壳体2连接时的螺栓紧固的预紧力实现固定。
28.右端壳体1和左端可拆卸壳体2组成的蓄热器整体壳体内部设有相变材料6，相变材料6填充于蓄热器整体壳体内部与树形翅片换热芯体3之间。本实施例可以采用石蜡作为
相变材料。
29.树形翅片换热芯体3设有左端进水口接头31和右端出水口接头32，并形成翅片换热芯体的换热通道33；右端壳体1的另一端设有与右端出水口接头32连接的右端出水口5，左端可拆卸壳体2的另一端设有与左端进水口接头31连接的左端进水口4。左端进水口4和右端出水口5形成对树形翅片换热芯体3固定的连接槽，对树形翅片换热芯体3进行固定。左端进水口4与树形翅片换热芯体3的左端进水口接头31连接，用于通入外部热流体以及待加热流体；右端出水口5与树形翅片换热芯体3的右端出水口接头32连接，用于将外部热流体连接至回流通道以及已加热流体连接至供热通道。树形翅片换热芯体3与右端壳体1和左端可拆卸壳体2之间形成的中空结构安装时，应设置密封圈。
30.左端进水口接头31和左端进水口4之间的连接部位应设有密封圈；右端出水口接头32和右端出水口5之间的连接部位应设有密封圈。左端进水口接头31和左端进水口4以及右端出水口接头32和右端出水口5的连接采用压迫头进行紧固。
31.在本实施例中，左端进水口接头31和右端出水口接头32分别连通左端进水口4和右端出水口5并在树形翅片换热芯体3中形成换热通道33，换热通道33供换热流体将热量传导至树形翅片换热芯体3的树形翅片上。
32.左端可拆卸壳体2用于快速拆卸蓄热器，并对蓄热器内部进行维护以及保养。在右端壳体1和左端可拆卸壳体2上设有相变材料注射孔，用于相变材料6填充工作。
33.本实施例中，树形换热翅片芯体3采用3d打印技术成型，树形换热翅片芯体3基于s i mp法设计，具体为对蓄热器内部进行拓扑优化设计，在限定体积因子后，以最小化目标区域平均温度目为目的函数，生成一种自适应树形结构。树形换热翅片芯体3与常规直式换热翅片芯体的相变蓄热器比较，相同尺寸下平均储热速率为1.4倍，但出于实际工况条件不同，实际平均储热速率需乘算工况系数0.8-1。
34.本发明使用的树形换热翅片芯体3与常规直式换热翅片芯体的相变蓄热器比较，相同尺寸下平均储热速率为1.4倍，但出于实际工况条件不同，实际平均储热速率需乘算工况系数0.8-1；树形换热翅片芯体3设有的圆管换热通道，可以更均匀地将热量通过圆管传导至树形换热翅片芯体中，从而实现更高效的储热。本发明使用的相变材料蓄热相较于传统水箱蓄热，在同等体积的条件下，其储能密度更高；本发明整体相变蓄热器的结构简单，树形换热翅片芯体易于拆卸，方便后续保养、置换、维护等，能保证其在长期运行中的可靠性。
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。