[实用新型]整体针翅管式相变蓄热、换热器

说明书

技术领域：

本实用新型属于蓄热/换热器，具体地讲，是一种适用于太阳能热利用和工业过程中的针翅管类相变蓄热/换热器。

背景技术：

相变蓄热由于蓄能密度高、蓄热温差变化小等优点而得到广泛使用。常用相变蓄热/换热器结构随应用范围的不同而不同。目前，包覆换热管的相变材料容器可采用两种结构形式：(1)同心套管形式。套管的环形空间由径向翅片分隔，每个翅片上开两个孔。制造时先将翅片焊在内管上，再套上外套管，从端部充灌相变蓄热材料(PCM)后密封。翅片既能强化传热，又能改善空穴分布，防止出现热松脱。(2)单个独立的相变材料容器。每个小容器分别套装在工质导管上，容器与导管的交界面用钎焊连接以减少接触热阻。这种蓄热/换热器加工工艺复杂、结构的热稳定性差、蓄热换热效率低，必须改善蓄热介质的热传导性能、提高结构稳定性、降低加工制造成本，才能达到实用的目的。

至今为止，提出了很多相变蓄热材料强化传热的方法。常用的方法有相变蓄热材料内添加金属、翅片管和翅片板、添加铝屑或铝片等，还有一种方法是将相变蓄热材料灌注在金属多孔层中以增大介质中的热传导性能。最近几年，有研究者提出在石墨多孔材料内充灌相变蓄热材料来强化传热。最近也有采用微胶囊相变蓄热材料制备蓄热换热器的技术，其主要目的是增大换热面积。这两种蓄热换热方式虽然都能较大提高蓄热换热性能，但较高的初投资成本限制了其推广应用。

此外，这些现有的换热管在加工或是换热方面都有一定的缺陷：如绕簧有间隙，挤肋有限，叠片有间隙又废料等，上述元件还有间接传热的缺陷。另外，当出现负荷变化或是供应热量变化时，这些设备都无法做出相应的调整，不能起到很好的缓冲调节和保护作用，造成能源的浪费并影响相关设备的寿命。如对于具有间断性特征的太阳能，不能保证连续稳定的供能，对于调峰电站，不能优化能源的使用。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种既能解决能源的间断性、获得稳定的供能，又能大大扩大传热面积、获得高强度传热效果的带相变蓄热材料的整体针翅管式的蓄热、换热器。

本实用新型的具体技术方案：设计一种整体针翅管式相变蓄热、换热器，在外壳内装有针翅管，其要点是：在外壳与针翅管之间填充有相变蓄热材料，所述针翅管上的针翅片通过切削整体加工制成，该针翅片按旋向一致的三维螺旋形分布在基管表面，所述针翅片与基管切线夹角为60°～90°，针翅片高度为5～10mm，具有10倍左右的扩展表面比。

所述外壳为圆筒管，在该圆筒管内装有一个针翅管，该圆筒管与所述针翅管的基管同心，并通过过盈配合对相变蓄热材料进行封装。

所述外壳为由盖板、底板、左侧板、右侧板、前端板、后端板组成的矩形箱结构，在该矩形箱内按矩阵形排列有针翅管，所述针翅管的基管两头安装在前、后端板上，该前、后端板与盖板、底板、左侧板、右侧板一并对相变蓄热材料进行封装。

本实用新型所述的相变蓄热材料可以是高密度聚乙烯或RT110石蜡或赤藻糖醇等，具体材料及热物性参数详见表1

表1部分中温相变蓄热材料及热物性参数