采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于蓄熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]熱能儲存方式按蓄熱方式的不同主要有三類:顯熱蓄熱、潛熱蓄熱和化學(xué)反應(yīng)蓄熱。潛熱蓄熱技術(shù)具有儲能密度大、體積小、裝置簡單、蓄/放熱過程近似等溫等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛，但是相變材料熱導(dǎo)率較低，且存在相分離以及過冷過熱現(xiàn)象。在相變材料側(cè)布置翅片可以提尚蓄熱效率。
[0003]目前，由于沿?fù)Q熱管軸向各部分換熱邊界條件不同，特別是內(nèi)管壁換熱溫差的不同，蓄熱過程時使入口段的的相變材料容易過熱，出口段的的相變材料不容易熔化，傳統(tǒng)等間距翅片蓄熱器忽略入口段和出口段較差的換熱條件，導(dǎo)致相變蓄熱單元中相變材料不能完全發(fā)生相變并參與換熱，因此也會引起放熱溫度分布不均；傳統(tǒng)中低溫蓄熱溫度適應(yīng)范圍有限，效率較低。隨著太陽能發(fā)電、空間太陽能熱動力系統(tǒng)、建筑節(jié)能等技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的中低溫蓄熱器不能滿足高溫蓄熱的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對相變蓄熱器相變材料熱導(dǎo)率低、利用率低以及低溫蓄熱適用范圍有限等問題，提出采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器，包括:殼體、翅片單元管、入口總管、出口總管、備用循環(huán)管；殼體包覆在線性陣列布置的翅片單元管的最外層，入口總管、出口總管和備用循環(huán)管布置在殼體的頂面，通過殼體內(nèi)部的循環(huán)總管與翅片單元管連接，備用循環(huán)管作為入口總管和出口總管故障時的臨時循環(huán)總管。
[0005]所述翅片單元管包括翅片，相變材料，換熱內(nèi)管；換熱內(nèi)管外沿軸向布置多個間距漸變的翅片，翅片單元管入口端側(cè)翅片的間距大于翅片單元管出口端側(cè)翅片的間距，翅片間距呈現(xiàn)整體變化趨勢:翅片與換熱內(nèi)管形成相對封閉區(qū)域；換熱內(nèi)管外以及翅片之間布置相變材料。
[0006]所述殼體包括內(nèi)襯、高溫合金、絕熱層；內(nèi)襯為碳硅化合物，多層碳硅化合物使用碳硅纖維與中間高溫合金連接，絕熱層采用多層隔熱材料及真空絕熱。
[0007]所述翅片為環(huán)形或錐形，翅片間距漸變尺寸根據(jù)溫度及換熱量沿軸向分布對應(yīng)布置，在高換熱溫差的入口段相對減緩了相變材料的過熱現(xiàn)象，在低換熱溫差的出口段相對強(qiáng)化了換熱過程。
[0008]所述相變材料選擇單純鹽或混合鹽作為相變材料，包括主蓄熱劑、防相分離劑、防過冷劑、相變溫度調(diào)節(jié)劑、相變促進(jìn)劑的成分，熔點(diǎn)溫度不低于300°C。
[0009]所述換熱內(nèi)管的材料為尚溫穩(wěn)定性合金，包括鉆基、鎮(zhèn)基。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器，通過布置沿?fù)Q熱管軸向的間距漸變翅片，改善入口段和出口段較差的換熱條件，蓄熱過程時使入口段相變材料減少過熱現(xiàn)象，增強(qiáng)出口段相變材料熔化速率。放熱過程在低換熱溫差的入口段通過減小翅片間距增強(qiáng)換熱。使相變蓄熱單元中相變材料接近完全發(fā)生相變并參與換熱。通過布置漸變翅片使換熱單元整體換熱溫差相近，換熱效果均勻，減少了相變材料壽命損耗以及對容器的腐蝕。通過匹配相變材料、換熱流體和容器材料的適用溫度，適用于高于300°C的高溫蓄熱，應(yīng)用范圍廣，效率較高。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明采用漸變翅片的高溫相變蓄熱器的結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖2為漸變翅片管結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖3為漸變翅片管主視圖
[0014]圖4為漸變翅片管局部放大圖
[0015]其中，1-殼體、2-翅片單元管、3-入口總管、4-出口總管、5-備用循環(huán)管、201-翅片、202-相變材料、203-換熱內(nèi)管、204-通道、205-出口端、206-入口段。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，對實施例作詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明由殼體1、翅片單元管2、入口總管3、出口總管4、備用循環(huán)管5組成，多個翅片單元管2呈線性陣列布置，各個翅片單元管2除必要的支撐部分外，不與其他部分接觸。殼體I包覆在單元管2陣列最外層，殼體I包括內(nèi)襯、高溫合金、絕熱層，主要是耐腐蝕熱穩(wěn)定性高的高溫合金以及由多層隔熱材料組成的絕熱層。入口總管3、出口總管4和備用循環(huán)管5布置在殼體I的頂面，通過殼體I內(nèi)部的循環(huán)總管與內(nèi)部翅片單元管2連接。備用循環(huán)管5為入口總管3，出口總管4故障時的臨時循環(huán)總管。
[0018]如圖2所示，翅片單元管2包括翅片201，相變材料202，換熱內(nèi)管203。換熱內(nèi)管203外沿軸向布置間距漸變翅片201，翅片與換熱內(nèi)管形成相對封閉區(qū)域。換熱內(nèi)管203外以及翅片201之間布置相變材料202。
[0019]如圖3所示，翅片單元管2的入口端206側(cè)翅片的間距大于翅片單元管2出口端205側(cè)翅片的間距，翅片間距整體變化趨勢:沿蓄熱過程換熱流體流動方向翅片間距逐漸減小。根據(jù)具體蓄熱過程，可以改變翅片間距、翅片尺寸和管徑大小等參數(shù)。
[0020]翅片之間儲存相變材料，根據(jù)價格、熔點(diǎn)、穩(wěn)定性與安全性考慮，選擇易分解、熔點(diǎn)低的單純鹽或混合鹽作為相變材料，包括主蓄熱劑、防相分離劑、防過冷劑、相變溫度調(diào)節(jié)劑、相變促進(jìn)劑等成分，理論熔點(diǎn)溫度不低于300°C。高溫鹽類有較強(qiáng)的腐蝕性和化學(xué)不穩(wěn)定性，容器材料采用具有良好的高溫強(qiáng)度與在常溫下良好的強(qiáng)化可塑性的材料，換熱管材取材于鉆基、鎳基等高溫穩(wěn)定性合金。換熱流體選擇熱穩(wěn)定性好、安全無毒、熱導(dǎo)率高以及沸點(diǎn)較高的高溫導(dǎo)熱油，使用溫度范圍與相變材料匹配。翅片材料選擇對相變材料抗腐蝕性好、高熱導(dǎo)率以及相對成本較低的材料。
[0021]如圖4，蓄熱過程換熱內(nèi)管203內(nèi)換熱流體沿通道204由入口端206流入、由出口端205流出，