一种双流道储能换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种双流道储能换热器，包括管壳式换热器，所述的管壳式换热器包括内设有若干折流隔板的壳体、通过法兰连接设置在所述壳体上下端的管箱、排列设置在所述壳体内且与上下端的管箱连通的若干换热管，所述的换热管外套有环形套管，所述环形套管内孔与所述的换热管外壁之间的间隙中密封地填充有相变储能材料。相比传统管壳式换热器具有更高储能能力，能够有效解决能量在时间上分配不均匀问题。双流道设计相比单流道储能换热器具有更灵活的操作性，且双流道可以满足系统同时进行储能放热操作，适宜用于工业余热回收，太阳能热储存，结合峰谷电制热的热泵热水器等领域。

A dual channel energy storage heat exchanger

The invention discloses a double-channel energy storage heat exchanger, including a shell-and-tube heat exchanger. The shell-and-tube heat exchanger comprises a shell with a number of baffled baffles, a tube box connected by a flange at the upper and lower ends of the shell, and a number of heat exchanger tubes arranged in the shell and connected with the tube box at the upper and lower ends. The outer casing of the heat exchanger tube is provided with a ring sleeve, and the gap between the inner hole of the ring sleeve and the outer wall of the heat exchanger tube is sealed with a phase change energy storage material. Compared with the traditional shell-and-tube heat exchanger, it has higher energy storage capacity and can effectively solve the problem of uneven energy distribution in time. Compared with single-channel energy storage heat exchanger, dual-channel design has more flexible operation, and dual-channel system can meet the simultaneous energy storage and heat release operation, suitable for industrial waste heat recovery, solar thermal storage, combined with peak-valley electric heating heat pump water heater and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种双流道储能换热器
本专利技术涉及一种双流道储能换热器，用于热能的储存及再利用，属于节能环保领域。技术背景近几十年来，随着经济的不断增长，资源消耗量不断增大，节约能源和环境保护也得到不断的重视。对能源利用率的提高以及可再生能源的应用提出了更高的要求。因此，储能装置的发展受到人们广泛的关注。储能装置能够解决能量在时间上分布不均匀的问题，平衡能量与用户需求量不一致的情况。因此，迫切需要设计开发出稳定性强，利用率高，储热密度大的储能系统。相变储能材料在相变过程中能够吸收释放大量能量，具有高潜热密度，是一种良好的储能材料。且相变储能材料温度范围广，根据具体条件可选择不同相变温度材料，适用领域广。管壳式换热器作为化工工程中应用最广的换热器，具有结构坚固，适应性强，能够利用回收热能等优点。将相变储能材料与传统管壳式换热器相结合，形成一种新型的储能换热器。这种储能换热器能够有效储存能量及回收热能，有效解决能量在时间上分配不均匀的问题，提高能源利用率。可应用于热泵热水器水箱中，利用低谷电加热储存能量于相变储能材料中，峰谷电时从相变储能材料中释放能量用于生活用水。或用于太阳能热水器中，有效解决太阳能能量密度较低且在时间上分配不均匀的问题。传统储能换热器多为单流道配置，储能材料填充于管程或壳程中，工作流体流经同一流道对相变储能材料进行加热冷却。操作弹性小且由于流体域中滞留的工作流体，造成系统蓄放热效率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种储能密度大，操作灵便，稳定性好的双流道储能换热器。本专利技术通过如下技术方案实现：一种双流道储能换热器，包括管壳式换热器，所述的管壳式换热器包括内设有若干折流隔板的壳体、通过法兰连接设置在所述壳体上下端的管箱、排列设置在所述壳体内且与上下端的管箱连通的若干换热管，所述的换热管外套有环形套管，所述环形套管内孔与所述的换热管外壁之间的间隙中密封地填充有相变储能材料。进一步地，所述的相变储能材料包括石蜡、钡盐或膨胀石墨复合相变材料。进一步地，所述的折流隔板为弓形隔板。进一步地，所述的折流隔板为螺旋隔板。进一步地，所述的换热管的排布方式为正三角形排列。进一步地，所述壳体两端设置有管板，所述管板与管箱之间还设置有用于固定环形套管与换热管相对位置及密封所述环形套管端口的假管板，所述管板对应的分布有若干与环形套管相匹配的圆孔，所述假管板上对应的分布有若干与换热管相匹配的圆孔。进一步地，当所述的相变储能材料采用钡盐时，所述的换热管、假管板、环形套管的材料为紫铜。进一步地，当所述的相变储能材料采用石蜡或膨胀石墨复合相变材料时，所述的换热管、假管板、环形套管的材料为不锈钢。进一步地，所述壳体的外壁面外加设有保温棉进行保温。进一步地，位于上端的管箱内设置有管程分程隔板，所述壳体的外壁底部及下端的管箱底部分别设置有壳程排水孔及管程排水孔。相比现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1.将相变储能材料与管壳式换热器结合起来，形成集储能与换热功能于一体的储能换热器。不仅保持管壳式换热器原有的高换热效率，利用相变储能材料的高潜热极大提高系统储热量。用以解决能量在时间上分布不均匀以及余热回收再利用等问题。能应用于多种不同领域，如热泵热水器储水，太阳能储热，工程废气回收等。2.相变储能材料具有储能密度大，稳定可靠，成本低廉，可循环使用等优点。通过选择不同相变温度范围的相变储能材料，能够适应不同温度的储能需要。大容量储能材料的填充，极大提高换热系统的储能容量。3.壳程隔板可根据具体条件选择弓形隔板、螺旋隔板或其它折流板。弓形隔板结构简单，制造方便，但压降较大。当工作流体粘度较高时，可以选择螺旋隔板作为折流件。4.系统整体储能量大，储能速度快，效率高。5.储能材料填充与环形管隙，材料能同时与壳程流体与管程流体进行换热。环形设计保证较大的接触面积，换热效率较高。6.双流动通道，能够同时进行蓄热放热操作。系统不仅可以应用于间断式热源的储存，也可以应用于连续性热源的回收，如工业废气的回收利用。操作弹性大。7.可以根据应用领域的需求，任意组合操作方法：管程加热-壳程放热，壳程加热-管程放热，管程加热-管程放热，壳程加热-壳程放热。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图。图2是图1中A处放大示意图。图3为本专利技术的管板剖视示意图。图4为本专利技术的管板主视示意图。图5为本专利技术的假管板主视示意图。图6为本专利技术的假管板俯视示意图。图7为相变储能材料填充示意图。图8为图7中B-B剖视示意图。图中：1-管箱接管；2-管程分程隔板；3-管板；4-壳体接管；5-折流隔板；6-管箱；7-支撑架；8-管程排水孔；9-壳程排水孔；10-壳程流道；11-环形套管；12-换热管；13-壳体；14-假管板。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1和图2所示，一种双流道储能换热器，包括管壳式换热器，所述的管壳式换热器包括内设有若干折流隔板5的壳体13、通过法兰连接设置在所述壳体13上下端的管箱6、排列设置在所述壳体13内且与上下端的管箱6连通的若干换热管12，位于上端的管箱6内设置有管程分程隔板2，用于将所述换热管分为进口段与出口段，流体从上端管箱6的管箱接管1流经进口段在下端管箱6中折返流进出口段完成管程流动。所述隔板5焊接于壳体13中，用于引导壳程流体进行横向流动充分换热以及支撑管束。所述壳体13的外壁面外加设有保温棉进行保温。所述壳体13的外壁底部及下端的管箱6底部分别设置有壳程排水孔9及管程排水孔8。所述的换热管12外套有环形套管11，所述环形套管11内孔与所述的换热管12外壁之间的间隙中密封地填充有相变储能材料。具体地，如图3至图6所示，所述壳体13两端设置有管板3，所述管板3与管箱6之间还设置有用于固定环形套管11与换热管12相对位置及密封所述环形套管11端口的假管板14，所述管板3对应的分布有若干与环形套管11相匹配的圆孔，所述假管板14上对应的分布有若干与换热管12相匹配的圆孔，所述管板3和所述假管板14上的圆孔共同实现对换热管12与环形套管11相对位置的固定。所述相变储能材料采用高潜热固液相变储能材料，其作为储能材料填充于环形套管中，可同时与管程流道与壳程流道10接触，结合高储能密度的相变储能材料与传统管壳式换热器，形成集储能与换热功能于一体的稳定系统。因具有管程和壳程两部分流道，可根据具体条件选择操作方式，操作灵活度高，且相比单流道储能系统，能够同时进行储能以及放热操作，具有适用范围广，性能稳定可靠，储热密度大，环保节能等优点。所述换热管12由82根圆管按图6方式呈正三角形排列，双程流道，流体经管箱接管1进入管程流道，在分程隔板2作用下进入管程进口段，在管箱6中折返流动进入管程出口段完成管程流动。如图7和图8所示，所述相变储能材料充于换热管12与环形套管11之间形成的环形间隙中，环形套管11在管板3上的排列方式与换热管12一致，均按正三角形排列。所述相变储能材料能同时与壳程流体与管程流体进行换热。环形设计能保证较大的接触面积，得到较高换热效率。实施时，可根据具体领域的不同选择不同相变温度的相变储能材料。且换热管12与环形套管11直径可以根据实际进行改变，用以调整相变储能材料与流道的接触面积以及相变储能材料的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双流道储能换热器，包括管壳式换热器，所述的管壳式换热器包括内设有若干折流隔板(5)的壳体(13)、通过法兰连接设置在所述壳体(13)上下端的管箱(6)、排列设置在所述壳体(13)内且与上下端的管箱(6)连通的若干换热管(12)，其特征在于：所述的换热管(12)外套有环形套管(11)，所述环形套管(11)内孔与所述的换热管(12)外壁之间的间隙中密封地填充有相变储能材料。

【技术特征摘要】
1.一种双流道储能换热器，包括管壳式换热器，所述的管壳式换热器包括内设有若干折流隔板(5)的壳体(13)、通过法兰连接设置在所述壳体(13)上下端的管箱(6)、排列设置在所述壳体(13)内且与上下端的管箱(6)连通的若干换热管(12)，其特征在于：所述的换热管(12)外套有环形套管(11)，所述环形套管(11)内孔与所述的换热管(12)外壁之间的间隙中密封地填充有相变储能材料。2.根据权利要求1所述的双流道储能换热器，其特征在于：所述的相变储能材料包括石蜡、钡盐或膨胀石墨复合相变材料。3.根据权利要求1所述的双流道储能换热器，其特征在于：所述的折流隔板(5)为弓形隔板。4.根据权利要求1所述的双流道储能换热器，其特征在于：所述的折流隔板(5)为螺旋隔板。5.根据权利要求1所述的双流道储能换热器，其特征在于：所述的换热管(12)的排布方式为正三角形排列。6.根据权利要求1所述的双流道储能换热器，其特征在于：所述壳体(13)两端设置有管板(3)，所述管板(3)与管箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正国，林文珠，方晓明，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44