一种双通道套管组合式储热装置的制作方法

1.本实用新型属于余热回收技术领域，具体涉及一种双通道套管组合式储热装置。


背景技术：

2.现有的余热气体储换热装置结构中，热源气体与冷源气体走的是同一通道，是在不同时间段内与储换热体的同一接触面换热，因此当一种气体清洁度低、有害时，会对另一种气体会形成污染。并且由于是单层保温结构，散热损失大，储热效率降低。同时，烟气流速随温度变化而变化，导致换热效率不稳定，热利用率低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种双通道套管组合式储热装置，以解决充放热介质间易污染，装置散热损失大，效率低的问题。
4.本实用新型采用以下技术方案：一种双通道套管组合式储热装置，包括：
5.一箱体，为两端敞口的空心壳体，两端分别作为第一介质进出的总端口；
6.多个储热单元，并列设置于箱体内部，每个储热单元具体包括：
7.一储换热体，为两端敞口的中空台体结构，其内部形成供第一介质流通的收缩状内通道，内通道两端分别与两个总端口连通；
8.一外壳，为两端敞口的空心柱体，同轴套设在储换热体的外部，外壳的内壁与储换热体外壁之间的空隙形成用于供第二介质通过的外通道，外通道为收缩状；储换热体的两端延伸出外壳的两端，内通道和外通道不连通；
9.两个孔板iii，每个孔板iii均为设置有多个通孔iii的平板，两个孔板iii分别位于箱体内、且设置在外壳的两端，每个孔板iii上的各个通孔iii均与同侧的各个外壳的端口连通；
10.两个挡板，每个挡板均为设置有多个通孔的平板，分别位于箱体内、且设置在储换热体的两端，每个挡板上的各个通孔均与同侧的各个储换热体的端口连通；相邻的挡板和孔板iii之间形成与外通道端口连通的第二介质总端口。
11.进一步的，内通道开口面积较小的一端为内端口i，内通道开口面积较大的一端为内端口ii；外通道开口面积较大的一端为外端口i，外通道开口面积较大的一端为外端口ii；
12.挡板包括：
13.一孔板i，为设置有多个通孔i的平板，其位于内端口i处，各个通孔i均与各个内端口i连通；孔板iii和孔板i之间形成与外端口i连通的通道；
14.一孔板ii，为设置有多个通孔ii的平板，其位于内端口ii处，各个通孔ii均与各个内端口ii连通；孔板iii和孔板ii之间形成与外端口ii连通的通道。
15.进一步的，每个外壳均与同轴设置的储换热体之间均匀连接设置多个翅片。
16.进一步的，相邻外壳之间为空气层，外壳与相邻的箱体内壁之间也为空气层。
17.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过双层通道布置，采用了间壁式传热，隔绝了冷、热气体的流通通道，两种介质不会出现相互污染的情况，保证了各介质的清洁性。同时，储热单元除了自身保温外壳外，在各储热单元间为空气层，空气的导热系数非常低，能够很好的进行第二层隔热。在整体装置外部还有箱体外壳，这种多层隔热结构有效降低了散热损失，提高了储热容量。而且锥形通道结构使烟气在高、低温时流速趋近一致，避免了因为高温时流速过快而加剧储热体磨损、以及低温时流速过慢而降低换热效率，有效提升了换热效率和储热装置的使用寿命。
附图说明
18.图1为本实用新型一种双通道套管组合式储热装置的结构示意图；
19.图2为本实用新型一种双通道套管组合式储热装置的一种实施例的介质流通方向示意图；
20.图3为本实用新型一种双通道套管组合式储热装置的另一种实施例的介质流通方向示意图；
21.图4为本实用新型一种双通道套管组合式储热装置的储热单元的结构示意图；
22.图5为图1中的a-a剖面图；
23.图6为图1中的b-b剖面图；
24.图7为图4中的c-c剖面图。
25.其中，1.储热单元；2.箱体，3.孔板i，4.孔板ii，5.孔板iii，6.内端口i，7.内端口ii，8.外端口i，9.外端口ii，10.总端口i，14.总端口ii；11.储换热体；12.外壳；13.翅片。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
27.本实用新型提供了一种双通道套管组合式储热装置，如图1所示，包括箱体2、多个储热单元1、两个孔板iii5和两个挡板。
28.其中，箱体2为两端敞口的空心壳体，两端分别作为第一介质进出的总端口，总端口与箱体2的外壳密封连接。多个储热单元1并列设置于箱体2内部。储热单元1用于配合实现介质的储热、放热功能。
29.每个储热单元1具体包括一储换热体11和一外壳12。储换热体11为两端敞口的中空台体结构，其内部形成供第一介质流通的收缩状内通道，内通道两端分别与两个总端口连通。外壳12为两端敞口的空心柱体，同轴套设在储换热体11的外部，外壳12的内壁与储换热体11外壁之间的空隙形成用于供第二介质通过的外通道，外通道为收缩状；储换热体11的两端延伸出外壳12的两端，内通道和外通道不连通。内外通道不连通，可以使得两种介质不会出现相互污染的情况，保证了各介质的清洁性。
30.储换热体1为固体储热材料、相变或液体储热材料，储换热体1外部可以包裹金属壳，储热材料与金属壳共同构成储换热体1。储换热体1的作用是可以实现储热功能。比如储换热体1可以采用陶瓷或高温混凝土结构。外壳2为保温材料可以更好的保存整个结构的储存的热量，可为改性珍珠岩、硅酸钙。具体实施时，可根据实际需要，在外壳2外再增设金属外壳。
31.两个孔板iii5分别位于箱体2内、且设置在外壳12的两端。如图5所示，每个孔板iii5均为设置有多个通孔iii的平板，每个孔板iii5上的各个通孔iii均与同侧的各个外壳12的端口连通。
32.两个挡板分别位于箱体2内、且设置在储换热体11的两端，每个挡板均为设置有多个通孔的平板，每个挡板上的各个通孔均与同侧的各个储换热体11的端口连通。相邻的挡板和孔板iii5之间形成与外通道端口连通的第二介质总端口，这样可以保证内外通道的密封隔绝。
33.其中，第一介质的流通通道为各个内通道和位于其两端的总端口，第二介质的流通通道为各个外通道和位于其两端的第二介质总端口。
34.本实用新型中使用的第一介质和第二介质可以为气体、液体或相变材料。实际使用中，第一介质和第二介质可以分别为高温介质和低温介质，来分别完成储热和放热功能；或者第一介质和第二介质可以分别为低温介质和高温介质，来分别完成储热和放热功能。
35.由于高温的介质向储热材料放热过程中，随其自身温度的下降，其体积也同时下降，如果在等截面的通道中，其流速也会逐渐降低，传热会减弱。但在本实用新型的锥形通道中，由于通道截面积在逐渐变小，高温的介质的流速基本不变，传热效率高。同样，低温的介质从储热材料带走热量时，随着其温度提升，其体积也逐渐变大，在变截面的外通道中，低温的介质的流速不变，传热效率高。
36.所以实际实用中，要注意的是，高温介质需要从通道的开口面积较大的一端、通向开口面积较小的一端；低温介质需要从通道的开口面积较小的一端、通向开口面积较大的一端。本实用新型通过将内通道和外通道设置为截面收缩的通道结构，可以使得高温介质或低温介质的流速稳定，传热效率高。
37.在一些实施例中，如图4所示，内通道开口面积较小的一端为内端口i6，内通道开口面积较大的一端为内端口ii7；外通道开口面积较大的一端为外端口i8，外通道开口面积较大的一端为外端口ii9。
38.挡板包括一孔板i3和一孔板ii4。孔板i3和孔板ii4的结构相似，其上设置的通孔尺寸不同，通孔的尺寸是根据内通道的两端的开口尺寸来相应设计的，目的是为了将内外通道隔开。
39.如图6所示，孔板i3为设置有多个通孔i的平板，其位于内端口i6处，各个通孔i均与各个内端口i6连通；孔板iii5和孔板i3之间形成与外端口i8连通的通道。
40.孔板ii4，为设置有多个通孔ii的平板，其位于内端口ii7处，各个通孔ii均与各个内端口ii7连通；孔板iii5和孔板ii4之间形成与外端口ii9连通的通道。
41.在一些实施例中，如图7所示，每个外壳12均与同轴设置的储换热体11之间均匀连接设置多个翅片13。由储换热体1外壁连接设置的多个翅片13，来支撑、固定连接至外壳2，将外通道分隔成多条密闭通道。可根据需要调整储换热体的翅片支撑数量，改变外侧小通道数量。翅片13可以为固体储热材料、保温材料或金属材料。
42.在一些实施例中，相邻外壳2之间为空气层，外壳2与相邻的箱体2内壁之间也为空气层。空气的导热系数非常低，能够很好的进行第二层隔热。
43.设与内端口i6连通的为总端口i10，与内端口ii7连通的为总端口ii14。
44.本实用新型还一种双通道套管组合式储热装置的使用方法为：如图2所示，储热
时，第一介质为高温介质时，第一介质经总端口ii14进入，经各个储热单元1的内端口ii7进入各个内通道，再经各个内端口i6和总端口i10导出；其中，储换热体11吸收第一介质的热量并储存。放热时：第二介质为低温介质时，第二介质经外端口ii9进入各个外通道，再经外端口i8导出；其中，第一介质吸收储换热体11中储存的热量。
45.本实用新型还一种双通道套管组合式储热装置的使用方法还可以为：如图3所示，储热时，第二介质为高温介质时，第二介质经外端口i8进入各个外通道，再经外端口ii9导出；其中，储换热体11吸收第二介质的热量并储存。放热时，第一介质为低温介质时，第一介质经总端口i10进入，经各个储热单元1的内端口i6进入各个内通道，再经各个内端口ii7和总端口ii14导出；其中，第一介质吸收储换热体11中储存的热量。
46.本实用新型通过双层通道布置，采用了间壁式传热，隔绝了冷、热气体的流通通道，两种介质不会出现相互污染的情况，保证了各介质的清洁性。同时，储热单元除了自身保温外壳外，在各储热单元间为空气层，空气的导热系数非常低，能够很好的进行第二层隔热。在整体装置外部还有箱体外壳，这种多层隔热结构有效降低了散热损失，提高了储热容量。而且锥形通道结构使烟气在高、低温时流速趋近一致，避免了因为高温时流速过快而加剧储热体磨损、以及低温时流速过慢而降低换热效率，有效提升了换热效率和储热装置的使用寿命。
47.在充热运行时，分别对对比例和本实用新型的充热数据进行分析，对比例为采用直形内通道的储热装置。将200nm3/h热空气从单根储热单元的内通道流入，入口热空气300℃，换热后从内通道流出，流出温度200℃。通过计算得到两种结构型式下的对流传热系数如下表，可以看出，本实用新型一种双通道套管组合式储热装置结构的传热系数明显提高，传热有效加强。
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