一種臥式蓄熱箱的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種綜合太陽能、相變技術的臥式蓄熱換熱箱，屬于傳熱傳質領域的發明創造。
【背景技術】
[0002]我國是一個能源消耗的大國，占世界總能耗1/4，因此，節約能源刻不容緩。太陽能無疑是目前地球上可以開發的最大可再生能源。根據對到達地球上的太陽輻射能量進行轉化形式的不同，太陽能的利用可以分為光熱和光伏兩大類別。就光熱利用而言，廣泛應用在太陽能熱水器以及太陽能采暖系統中，由于太陽能的間歇性和不穩定性，其利用受到一定限制，但是，如果能采用蓄熱的方式將白天的太陽能熱量儲存起來，可以實現靈活利用，從而提高放熱的熱穩定性。蓄熱箱蓄熱性能的好壞，直接關系到太陽能熱利用效率。因此，如何提升蓄熱箱的蓄熱能力，是當下太陽能熱利用的主要研究方向。
[0003]但現有的蓄熱箱普遍存在以下問題，如蓄熱箱體積大、換熱效率低、受蓄熱材料性質約束等。中國專利CN201410403676.5公開了一種高效絕熱的相變儲熱系統，該相變儲熱系統包括外殼、絕熱材料、內殼、相變材料、換熱器及頂蓋。在容器課內中心裝有換熱器，在容器殼內和換熱器之間裝有相變材料，在容器外殼和內殼之間填滿絕熱材料。雖然其結構設計具有較好的隔熱保溫性能，但其內部的換熱器與相變材料接觸面積小，不能解決當相變材料放熱時，首先變成固體，使得導熱熱阻增大，無法有效利用相變材料中蓄存的熱量。熱阻是無法解決的問題。而本實用新型，恰恰解決了這個問題。當相變材料放熱變成固體后，熱阻增大，但是，此時具有良好導熱性能的金屬隔板起到了很好的導熱作用，大大抵消了熱阻的影響。
[0004]中國專利CN201510296852.4公開了一種相變儲能熱水器，包括換熱器外殼，換熱器外殼內有保溫材料層，所述保溫材料層內是內膽，所述內膽包括內膽外殼，所述內膽內填充有相變材料，相變材料的填充體積占內膽體積的80 % -98 %，在所述相變材料中埋設有換熱盤管，在所述相變材料中均勻分布設置電加熱機構，利用電加熱是使相變材料相變蓄熱，隨后將熱量加以利用。但設計存在以下不足:其一，相變材料相變放熱給冷水時，會出現冷凝不均勻的現象，其冷水管旁的相變材料先冷凝放熱，進而凝固阻礙其余相變材料放熱，導致蓄熱量利用不充分;其二，換熱時間長，升溫過程慢，相變材料先進行蓄熱后再對其冷水進行加熱，而相變材料相變潛熱較大，蓄熱時間長，因而對水加熱的效率不及直接采用電加熱來的快速。其三，通過電加熱的形式使材料相變蓄熱，將高品位的電能轉化成低品位的熱能，造成了能源的浪費。而本實用新型利用了太陽能這種清潔可再生能源代替了傳統的電能，通過設計特定的換熱結構，使相變材料均勻地相變吸熱放熱，有效地避免相變材料放熱凝固，進而阻礙其余相變材料放熱的現象。
【發明內容】
[0005]本實用新型涉及一種綜合太陽能、相變技術的臥式蓄熱箱，屬于傳熱傳質領域的發明創造。其目的是解決現有蓄熱箱換熱體積大、相變材料凝固形成熱阻、換熱效率低等問題。
[0006]本實用新型的基本思路是:一方面，熱流體不斷地循環流動，使相變材料不斷相變并將熱量蓄積其中；另一方面，冷流體不斷地循環流動，使相變材料相變放熱，并不斷將熱量帶走，實現換熱。相變傳熱最大的問題是放熱時會首先凝固在冷流體管外側，成為熱阻，影響放熱，本實用新型利用金屬隔板，增大有效換熱面積，同時，金屬板既起到支撐管道的作用，又起到傳熱的作用。除此之外，隔板之間的間距很小，使得相變材料凝結層變薄，利于傳熱。
[0007]本實用新型采用的技術方案是:一種臥式蓄熱箱，其特征在于該蓄熱箱由箱體、金屬隔板、相變材料組成，若干金屬隔板之間以及金屬隔板與箱體之間的空隙全部填滿相變材料，冷流體管道和熱流體管道均水平穿過金屬隔板，蛇形連接并交叉貫穿所有的金屬隔板。金屬隔板與冷流體管道和熱流體管道壁面完全接觸。
[0008]本實用新型的優點是:該蓄熱箱解決相變放熱時凝固在冷流體管外側形成熱阻，進而影響放熱的問題。利用緊密的金屬隔板，既起到支撐管道的作用，又起到傳熱的作用，同時減少相變材料凝結層厚度，利于傳熱。該蓄熱箱應用領域廣，化工、傳熱、醫療等設備均可使用，具有實用性和推廣性。
【附圖說明】
[0009]本說明書包括4幅附圖:圖1是臥式蓄熱箱的軸測圖，圖2是臥式蓄熱箱水平斷面圖，圖3是臥式蓄熱箱的A-A剖面圖，圖4是臥式蓄熱箱的B-B剖面圖。圖中:1、箱體，2、金屬隔板，3、相變材料，4、冷流體管，5、熱流體管，6、冷流體入口，7、冷流體出口，8、熱流體入口，9、熱流體出口。
【具體實施方式】
[0010]以下結合附圖，對本實用新型做進一步的描述。如圖所示，一種臥式蓄熱箱，其特征在于該蓄熱箱由箱體1、金屬隔板2、相變材料3組成，若干金屬隔板2之間以及金屬隔板2與箱體I之間的空隙全部填滿相變材料3，冷流體管道4和熱流體管道5均水平穿過金屬隔板2，蛇形連接并交叉貫穿所有的金屬隔板2。金屬隔板2與冷流體管道4和熱流體管道5壁面完全接觸。
[0011]相變材料在液態狀態下灌注進箱體，再封裝。相變材料的種類和質量和冷流體管道和熱流體管道之間的間距需要根據實際換熱量進行計算而得。
【主權項】
1.一種臥式蓄熱箱，其特征在于該蓄熱箱由箱體(1)、金屬隔板(2)、相變材料(3)組成，若干金屬隔板(2)之間以及金屬隔板(2)與箱體(I)之間的空隙全部填滿相變材料(3)，冷流體管道(4)和熱流體管道(5)均水平穿過金屬隔板(2)，蛇形連接并交叉貫穿所有的金屬隔板⑵。2.根據權利要求1所述的一種臥式蓄熱箱，其特征是金屬隔板(2)與冷流體管道(4)和熱流體管道(5)壁面完全接觸。
【專利摘要】該蓄熱箱由箱體、金屬隔板、相變材料組成，若干金屬隔板之間以及金屬隔板與箱體之間的空隙全部填滿相變材料，冷流體管道和熱流體管道均水平穿過金屬隔板，蛇形連接并交叉貫穿所有的金屬隔板。金屬隔板與冷流體管道和熱流體管道壁面完全接觸。
【IPC分類】F24J2/34
【公開號】CN205261951
【申請號】CN201521093295
【發明人】韓如冰, 劉 東, 卿玉濤
【申請人】西南科技大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月25日