[发明专利]一种电热型相变蓄热换热器

说明书

本发明公开了一种电热型相变蓄热换热器，包括壳体、蓄热材料棒管排和电热管；壳体内部充满循环水，顶面一端设有进水管，顶面另一端设有出水管；蓄热材料棒管排主要由水平间隔布置在壳体内的多个蓄热材料棒构成；蓄热材料棒内填充有相变材料；电热管从壳体底部插入壳体内，对循环水直接加热；循环水通过蓄热材料棒与相变材料进行热交换。本发明可利用弃风电量为风电场周边区域供暖，实现降低弃风率、提高新能源利用率的目的，具有传热性能好、电热转化率高、不增加额外耗电、且可实现同时蓄放热的优点。

技术领域

本发明涉及一种电热型相变蓄热换热器，利用电作为加热能源，水为传热介质，并采用相变蓄热材料进行蓄热的蓄热换热器。该装置可利用弃风电、太阳能光伏发电、低谷电等廉价电为发电场周边区域供暖，实现提高电能利用率，降低供热成本的目的。

背景技术

虽然我国是世界能源消费大国，但能源利用效率水平较低。其中风力发电弃风率高，超过合理区间，造成巨大的资源浪费，反映了行业管理效率和风电利用技术水平有待提高。风电清洁供暖对提高北方风能资源丰富地区消纳风电能力、缓解北方地区冬季供暖期电力负荷低谷时段风电并网运行困难、促进城镇能源利用清洁化、减少化石能源低效燃烧带来的环境污染、改善北方地区冬季大气环境质量意义重大。

目前风电供热的技术途径按是否可蓄热可以分为非蓄热供热和蓄热供热两大类。前者主要是依靠电锅炉和热泵来加热水，热水直接对外供热。后者主要是依靠电热元件加热蓄热材料，由蓄热材料对外供热。电蓄热系统中最重要的是电蓄热换热器，目前电蓄热换热器主要有直接加热式和间接加热式两种。

如图6所示，直接加热式电蓄热换热器是将电加热片插入蓄热材料中，直接加热蓄热材料，蓄热材料再将热量传导给加热水管中的水。这种蓄热器的优点是结构简单，无额外功，缺点是由于蓄热材料导热性差，导致传热效率低，电热片的电热转换率低。

如图7所示，间接加热式电蓄热换热器分为蓄热工况和供热工况。蓄热时，电加热片加热循环水槽中的水，然后由水泵将热水送入加热水管，将热量传导给蓄热材料。供热时，蓄热材料通过加热水管将热量传递水。蓄热工况和供热工况由三通阀来控制。这种蓄热器的优点是电热片将热量传递水，因为水的导热系数大，散热良好，电热片的电热转化效率很高。而且加热水管的换热表面积可以增加很多，不受电热片自身结构限制，大大增加整体换热效率。缺点是由于使用循环水泵，增加额外电功功耗，而且蓄热和供热不能同时进行。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种传热性能好、电热转化率高、不增加额外耗电、且可实现同时蓄放热的电热型相变蓄热换热器。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电热型相变蓄热换热器，包括壳体、蓄热材料棒管排和电热管；壳体内部充满循环水，顶面一端设有进水管，顶面另一端设有出水管；蓄热材料棒管排主要由水平间隔布置在壳体内的多个蓄热材料棒构成；蓄热材料棒内填充有相变材料；电热管从壳体底部插入壳体内，对循环水直接加热；循环水通过蓄热材料棒与相变材料进行热交换。

作为本发明的一种改进，所述的壳体内部还间隔设置有多个折流管板，各折流管板上均设有供蓄热材料棒穿过的管孔。折流管板的设计，可加大循环水的流程和扰动，提高整体换热效率。

作为本发明的一种改进，所述的蓄热材料棒上间隔设置有多个供循环水流动的通孔，通孔轴线与蓄热材料棒轴线垂直相交。通孔的设计，可增加蓄热材料棒的换热表面积，循环水自下而上流过通孔时，可加对快蓄热材料棒内相变材料的传热，增大传热系数。

作为本发明的一种改进，所述的电热管采用PTC热敏电阻。PTC热敏电阻的表面发热温度可以在电压波动时保证一定的稳定性，从而可以适应风电不稳定发电的特性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：